Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Các phương pháp lập trình Lập trình tuyến tính Phần nhớ CPU dành cho chương trình ứng dụng có tên gọi logic Block Như logic block tên chung để gọi tất khối bao gồm khối chương trình tổ chức OB, khối chương trình FC, khối hàm FB Trong loại khối chương trình có khối khối OB1 thực trực vòng quét Nó hệ điều hành gọi theo chu kỳ lặp với khảng thời gian không cách mà phụ thuộc vào độ dài chương trình Các loại khối chương trình khác không tham gia vào vòng quét Với tổ chức chương trình phần chương trình khối OB1 có đầy đủ điều kiện chương trình điều khiển thời gian thực toàn chương trình ứng dụng cần viết OB1 đủ hình vẽ sau Cách tổ chức chương trình với khối OB1 gọi lập trình tuyến tính 1/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình Khối OB1 hệ thống gọi xoay vòng liên tục theo vòng quét Các khối OB khác không tham gia vào vòng quét gọi tín hiệu báo ngắt S7-300 có nhiều tín hiệu báo ngắt tín hiệu báo ngắt có cố nguồn nuôi, có cố chập mạch modul mở rộng, tín hiệu báo ngắt theo chu kỳ thời gian, loại tín hiệu báo ngắt có khả gọi khối OB định Ví dụ tín hiệu báo ngắt cố nguồn nuôi gọi khối OB81, tín hiệu báo ngắt truyền thông gọi khối OB87 Mỗi xuất tín hiệu báo ngắt hệ thống dừng công việc thực lại, chẳng hạn tạm dừng việc thực chương trình OB1, chuyển sang thực chương trình xử lý ngắt tong khối OB tương ứng Ví dụ thực chương trình khối OB1 mà xuất ngắt báo cố truyền thông, hệ thống tạm dừng việc thực chương trình OB1 lại để gọi chương trình khối truyền thông OB87 Chỉ sau thực xong chương trình khối OB87 hệ thống quay trở thực tiếp tục phần chương trình lại OB1 Lập trình cấu trúc Với kiểu lập trình có cấu trúc khác toàn chương trình điều khiển chia nhỏ thành khối FC FB mang nhiệm vụ cụ thể riêng quản lý chung khối OB Kiểu lập trình phù hợp cho toán phức tạp, nhiều nhiệm vụ lại thuận lợi cho việc sửa chữa sau 2/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình • Khối OB (Organization Block): Khối tổ chức quản lý chương trình điều khiển Có nhiều loại khối OB với chức khác ,chúng phân biệt với số nguyên sau nhóm kí tự OB Ví dụ: OB10, OB85, • Khối FC (Program Block): Khối chương trình với chức riêng giống chương trình hàm ( chương trình có biến hình thức) Một chương trình ứng dụng có nhiều khối FC khối FC phân biệt với số nguyên sau nhóm kí tự FC Ví dụ: FC1,FC2… • Khối FB (Function Block): Là loại khối FC đặc biệt có khả trao đổi lượng liệu lớn với khối chương trình khác Các liệu phhải tổ chức thành khối liệu riêng có tên gọi Data block.Một chương trình ứng dụng có nhiều khối FB khối Fb phân biệt với số nguyên sau nhóm kí tự FB Chẳng hạn FB1,FB2… • Khối DB (Data Block): Khối chứa liệu cần thiết để thực chương trình Các tham số khối người dùng tự đặt Một chương trình ứng dụng có nhiều khối DB khối DB phân biệt với số nguyên sau nhóm kí tự DB Ví dụ: DB1,DB2, Chương trình khối liên kết với lệnh gọi khối, chuyển khối Xem phần chương trình khối chương trình S7_300 cho phép gọi chương trình lồng ,tức chương trình gọi chương trình khác từ chương trình gọi lại gọi tới chương trình thứ 3,… Số lệnh gọi lồng phụ thuộc vào chủng loại module CPU mà ta sử dụng Ví dụ module CPU 314 số lệnh gọi lồng nhiều cho 3/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình phép 8.Nếu số lần gọi khối lồng mà vượt số giới hạn cho phép ,PLC tự chuyển qua chế độ Stop đặt cờ báo lỗi Các khối OB đặc biệt Trong khối OB thực đặn vòng quét giai đoạn thực chương trình khối OB khác thực xuất tín hiệu báo ngắt tương ứng ,nói cách khác chương trình viết cho khối OB chương trình xử lí tín hiệu ngắt (event).Chúng bao gồm: • OB10 ( Time of Day Interrupt):Chương trình khối thực giá trị đồng hồ thời gian thực nằm khoảng thời gian quy định OB10 gọi lần ,nhiều lần cách phút, giơ,từng ngày ….Việc quy định khoảng thời gian hay số lần gọi OB10 thực nhờ chương trình hệ thống SFC28 bảng tham số module CPU nhờ phần mềm Step • OB20 ( Time Day Interrupt): Chương trình khối thực sau khoảng thời gian trễ đặt trước kể từ gọi chương trình hệ thống SFC32 để đặt thời gian trễ • OB35 (Cyclic Interrupt): Chương trình OB35 thực cách khoảng thời gian cố định.Mặc định khoảng thời gian 100ms,xong ta thay đổi bảng tham số module CPU ,nhờ phần mềm Step7 • OB40 (Hardware Interrupt) : Chương trình OB thực xuất tín hiệu báo ngắt từ ngoại vi đưa vào module CPU thông qua cổng vào số onboard đặc biệt,hoặc thông qua module SM,CP,FM OB80 (Cycle Time Fault): Chương trình khối OB80 thực thời gian vòng quét(Scan time) vượt khoảng thời gian cực đại quy định có tín hiệu ngắt gọi khối OB mà khối OB chưa kết thúc lần gọi trước.Mặc định thời gian Scan time cực đại 150ms ,nhưng thay đổi thông qua bảng tham số module CPU nhờ phần mềm Step • OB81 (Power Supply fault): CPU gọi chương trình khối OB81 phát thấy có lỗi nguồn nuôi • OB82( Diagnostic Interrupt):Chương trình OB82 gọi CPU phát cố từ Modul vào • OB85( Not Load fault):Chương trình OB82 gọi CPU phát thấy chương trình ứng dụng có sử dụng chế độ ngắt chương trình sử lí tín hiệu ngắt lại khối OB tương ứng • OB87 ( Communication fault):Khối OB87 gọi CPU phát thấy lỗi truyền thông ví dụ tín hiệu trả lời từ đối tác 4/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình • OB100 ( Start Up Information):Khối OB100 thực lần CPU chuyển trạng thái Stop sang Run • OB121 ( Synchronous error):Khối OB121 gọi CPU phát thấy lỗi logic chương trình đổi sai kiểu liệu lỗi truy nhập khối DB ,FC,FB nhớ CPU • OB122 ( Synchronous error):Khối OB122 gọi CPU phát thấy lỗi truy cập module chương trình,ví dụ chương trình có lệnh truy nhập module vào mở rộng lại không tìm thấy module SFB: System Function block SFC: System function SDB: System Data Block Chú ý: FB sử dụng chung với DB Chu trình làm việc PLC thực chương trình theo chu trình kín lặp lại liên tục có lệnh dừng Mỗi vòng lặp hay gọi vòng quét bắt đầu việc quét số liệu từ kênh vào/ra, chuyển số liệu đến vùng nhớ đệm đầu vào/ra, bước thực lệnh chương trình thực phép tính logic, phép tính số học để xác định tác động điều khiển, bước chuyển liệu từ nhớ đệm đầu đến kênh Khi có lệnh dừng xuất PLC dừng hoạt động xử lý thông tin truyền tin để kiểm tra khối chương trình tương ứng với lệnh ngắt 5/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình Vòng quét lệnh dừng thực nhanh Nếu chương trình hoạt động bình thường chu kỳ vòng quét có độ dài Tốc độ quét cao cho phép nhập nhiều số liệu gần đồng thời thời gian quét, khả điều khiển đồng thời nhiều đại lượng hoàn toàn thực Khả xử lý tín hiệu chu trình điều khiển tượng trễ gọi điều khiển thời gian thực Các PLC PC ngày có tốc độ xử lý cao nên chất lượng hệ thống điều khiển số không chất lượng hệ thống điều khiển tương tự Chu kỳ quét PLC thường vào khoảng từ đến 25 mi li giây Thời gian quét đầu vào đầu tương đối ngắn so với chu kỳ quét PLC Phần lớn thời gian dùng cho việc tính toán hàm điều khiển Thông thường chương trình nạp vào PLC lập trình cầm tay, thiết bị lập trình chuyên dụng hay máy tính cá nhân Bộ lập trình cầm tay thường dùng cho PLC rẻ tiền, đơn giản Bộ lập trình chuyên dụng trang bị hình phím tương ứng với phần tử sơ đồ thang để tiện cho việc lập trình Các thiết bị cho phép kiểm tra việc thực lệnh chương trình thời gian thực Ngày ta thưòng sử dụng phần mềm lập trình cho PLC máy tính sau chay thử mô nạp vào PLC thông qua cổng RS232 Bộ nạp EPROM cho phép nạp chương trình ghi EPROM vào nhớ PLC Thiết bị mô thường gắn với ốt quang điện LED côang tắc để thử nghiệm bước chương trình logic Bộ xử lý đồ hoạ thường dùng để làm giao diện hệ thống mô hệ thống hiển thị hình Các PLC hoạt động liên tục từ lúc bật lên Khác với máy tính thông thường, PLC không cần có hệ điều hành, không cần có phần mềm phần mềm người sử dụng riêng máy CNC rô bốt có thêm phần mềm đồ hoạ dùng cho mô trình gia công hay hoạt động rô bốt PLC đọc đầu vào, thực tính toán, xác định tác động điều khiển, truền tác đông điều khiển đến đầu lặp lại Kết nối với mô đun vào đại lượng vật lý Các đại lượng vào có hai dạng: - Các đại lượng tương tự (analog): đại lượng đến từ cảm biến tương tự - Các đại lượng lô gíc: đại lượng thể trạng thái hay điều kiện để thực hàm lô gíc định lô gíc Các đại lượng đên từ công tắc, cảm biến số Các mô đun kết nối đầu với động cơ, cuộn hút, đèn tín hiệu vv Tác động chương trình điều khiển thao tác khởi động động cơ, dừng động cơ, bật/ tắt đèn, kích hoạt cấu vv 6/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình Tất PLC thực chức điều khiển mặt chất giống Tuy nhiên cách thể lập trình khác nhau, phụ thuộc vào nhà sản xuất PLC Mỗi đầu vào PLC nối với hay nhiều thiết bị mà qua dòng điện bị chặn lại hay cho qua Nếu có điện áp đầu vào đầu vào được xem trạng thái bật Ngược lại điện áp đầu vào, có nghĩa đầu vào trạng thái tắt PLC kiểm tra trạng thái đầu vào so sánh với chương trình lô gíc để đóng hay ngắt tín hiệu điện áp đầu Các PLC không cần biết đến các thiết bị có kết nối vào qua mô đun vào hay mô đun hay không, mà chúng đơn giản kiểm tra trạng thái đầu vào bật hay tắt đầu tương ứng với lô gíc chương trình điều khiển Mỗi vòng điều khiển hoàn thành gọi chu kỳ quét Thời gian chu kỳ quan trọng, liên quan đến số lượng đầy điều khiển PLC Thời gian chu kỳ nhỏ PLC hoath động nhanh, điều khiển nhiều đại lượng vật lý khác Chính PLC trở nên thiết bị điều khiển lý tưởng cho máy thiết bị công nghiệp Khi chưa có chương trình điều khiển PLC hoạt động PLC hoạt động có chương trình điều khiển nạp vào nhớ Chương trình điều khiển nạp vào PLC phương pháp khác nhau: - Lập trình nhờ phần mềm lập trình máy tính nạp chương trình lên PLC qua cổng RS232 hay qua cổng kết nối với mạng LAN hay mạng Internet Máy tính cá nhân phương tiện lập trình tốt cho PLC, chứng ta quan sát nhiều dòng lệnh hình, soạn thảo truy cập vào chương trình dễ dàng Điều bất tiện máy tính cá nhân không thích hợp với môi trường công nghiệp khả di chuyển - Lập trình thiết bị lập trình sách tay: lập trình trực tiếp vào nhớ PLC Thiết bị không dễ sử dụng máy tính, lại tiện cho việc mang theo người Lập trình thực dòng lệnh tương ứng với bậc sơ đồ thang - Lập trình máy tính, nạp lên thẻ nhớ sau nạp từ thẻ nhớ vào PLC qua cổng tiêu chuẩn Các thẻ nhớ EEPROM nhớ ROM xoá lập trình lại điện Ưu điểm EEPROM thay đổi chương trình PLC cách cắm vào cổng PLC Khi nạp chương trình điều khiển từ PC đến PLC, để chương trình chạy được, phải nạp vào nhớ xử lý Khi nạp chương trình trực tiếp từ PC cần phảI ý thao tác sau: 7/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình Tất phần tử có liên quan đến PLC phải ngắt điện Nối PC với PLC Chuyển công tắc xử lý sang chế độ điều khiển từ xa Bật công tắc nguồn để cấp điện vào PLC phận Thực bước tải chương trình điều khiển từ PC PLC Khi việc tải chương trình hoàn tất, chuyển sang chế độ gián tiếp, ngừng kết nối với PC (stay offline) Lúc PLC chạy chương trình nạp 8/8 ... lệnh gọi khối, chuyển khối Xem phần chương trình khối chương trình S7_300 cho phép gọi chương trình lồng ,tức chương trình gọi chương trình khác từ chương trình gọi lại gọi tới chương trình thứ 3,…... kiểm tra khối chương trình tương ứng với lệnh ngắt 5/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chương trình Vòng quét lệnh dừng thực nhanh Nếu chương trình hoạt động bình thường chu kỳ vòng quét... nạp chương trình điều khiển từ PC đến PLC, để chương trình chạy được, phải nạp vào nhớ xử lý Khi nạp chương trình trực tiếp từ PC cần phảI ý thao tác sau: 7/8 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc