Thiết kế hệ thống giám sát nuôi trồng hoa lam

nghiên cứu các ứng dụng của PLC Siemens vào đều khiển chu trình chăm sóc nuôi tròng hoa Lan

Trước sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, kéo theo sự phát triển của tất cả các ngành, nghề và đòi hỏi tất cả các ngành các lĩnh vực phải

hỗ trợ lẫn nhau cùng phát triển Các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin cũng có những bước phát triển nhảy vọt theo, các ứng dụng của các ngành này vào các ngành khác ngày càng nhiều và việc ứng dụng vào nuôi trồng hoa cũng không còn xa lạ Nó đã góp phần tích cực vào nâng cao năng suất lao động cho con người, đặt biệt là trong lĩnh vực xuất khẩu, nó giúp đáp ứng được các tiêu chuẩn về chất lượng của quốc tế

Trong các hệ thống sản xuất, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để

có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo ra một sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lô gíc Trước đây các hệ thống điều khiển lô gíc được sự dụng là hệ thống lô gíc rơ le Nhờ

Trang 2

sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển lô gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm

1969 đã dần thay thế các hệ thống điều khiển rơ le

Đồng thời, với sự phát triển chưa từng thấy của công nghệ tin học, đã cho

ra đời các phần mền kết hợp với các phần cứ vật lý như PLC tạo ra các hệ thống hoàn hảo cho sinh hoạt cũng như trong sản xuất Phần mền WinCC là một ứng dụng cụ thế

Chính vì thế mà hiện nay sự kết hợp giữa PLC và WinCC được nhiều chuyên gia, kỹ sư thiết kế, kỹ thuật viên,chuyên viên, công nhân bậc cao… tham gia nghiên cứu để ứng dụng vào thực tế

Xuất phát từ nhu cầu thực tế cũng như muốn làm quen với việc điều khiển

hệ thống nuôi trồng hoa lan bằng PLC kết hợp với tạo giao diện giao tiếp

dùng WinCC, em thực hiện đề tài Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Nuôi Trồng Hoa Lan dùng PLC và phần mền WinCC để nghiên cứu cho đề tài tốt nghiệp,

nhằm lĩnh hội những tri thức cần thiết và cơ bản về PLC và thiết kế giao tiếp tren máy tính trong việc tự động hoá hệ thống nuôi trồng hoa lan

Hệ thống sẽ điều khiển 4 role cho 4 máy bơm và 2 hệ thống đèn sưởi ấm

và quạt làm mát, làm khô Đồng thời nhận tín hiệu từ 2 điện trở nhằm tính xử

lý tưới nước, sưởi ấm hay làm mát, làm khô

Hệ thống sẽ hoạt động theo hai chế độ: thời gian thực [ tự dộng ] hoặc chế

độ điều khiển riêng biệt

Mục tiêu nghiên cứu

Điều khiển lập trình PLC và thiết kế giao diện trên WinCC mang tính mềm dẻo và linh hoạt, điều khiển dựa vào chương trình và thực hiện lệnh logic Em hy vọng sau khi nghiên cứu đề tài này sẽ lĩnh hội nhiều hơn về các vấn đề liên quan đến PLC và phần mền WinCC như: cấu hình phần cứng, tập lệnh của PLC, WinCC, xây dựng lưu đồ và viết chương trình điều khiển hệ thống cũng như các giao thức kết nối giữa chúng

Để đảm bảo cho chương trình viết ra có khả năng hoạt động ổn định nhóm thực hiện đề tài đã chọn PLC S7200 để điều khiển, phần mền Step7 Micro Win V4.0 để viết chương trình nạp, phần mền WinCC V7.0 để thiết kế giao diện người dùng và phần mền PC Access để có thể kết nối PLC với WinCC

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống nuôi trồng chăm sóc hoa lan, nguyên lý hoạt động của PLC, phần mền WinCC, ngôn ngữ lập trình hình thang (LAD),

Trang 4

cách truyền dữ liệu giữa chúng Từ đó xây dựng chương trình điều khiển hệ thống bằng PLC Siemens và phần mền WinCC

Nội dung nghiên cứu

Siemens là một tập đoàn Điện và điện tử lớn, chuyên sản xuất các thiết bị

tự động hoá Khi thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu sơ lược các nội dung cơ bản của PLC S7 – 200 và phần mền WinCC, cụ thể gồm các nội dung sau:

 Giới thiệu tổng quát về PLC và Kỹ thuật lập trình cho PLC S7-200

 Giới thiệu và làm việc với phần mềm Step7 Micro Win v4.0

 Viết chương trình ứng dụng điều khiển hệ thống nuôi trồng chăm sóc hoa lan

 Thiết kế giao diên giao tiếp người dùng trên WinCC

 Xây dựng mô hình thực tế

 Hướng phát triển của hệ thống

rơ le Càng ngày PLC càng trở nên hoàn thiện và đa năng Các PLC ngày nay không những có khả năng thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển logíc cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

Chức năng chính của PLC là kiểm tra trạng thái của các đầu vào và điều khiển các quá trình hoặc các hệ thống máy móc thông qua các tín hiệu trên chính đầu ra của PLC Tổ hợp lô gíc của các đầu vào để tạo ra một hay nhiều tín hiệu ra được gọi là điều khiển lôgíc Các tổ hợp lô gíc thường được thực hiện theo trình tự điều khiển hay còn gọi là chương trình điều khiển Chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC có thể bằng cách lập trình bằng thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC hoặc lập trình trên máy tính cá

Trang 6

nhân nhờ các phần mềm chuyên dụng và truyền vào PLC qua mạng hay qua cáp truyền dữ liệu Bộ xử lý tín hiệu, thường là các bộ vi xử lý tốc độ cao, thực hiện chương trình điều khiển theo chu kỳ Khoảng thời gian thực hiện một chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra các tín hiệu vào, thực hiện các phép tính lo gíc hoặc đại số để có được tín hiệu điều khiển, cho đén khi phát tín hiệu đến đầu ra được goi là chu kỳ thời gian quét

1.2 PLC S7-200

1.2.1 c đ n o

+ SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF (System Falu báo hiệu hệ thống bị hỏng

+ RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN ch định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy

+ STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP ch định rằng PLC đang ở chế độ dừng chương trình và đang thực hiện lại

1.2.2 Đầu vào

+ Kiểu đầu vào IEC 1131-2

+ Tầm điện áp mức logic 1: 15-30 VDC, dòng nhỏ nhất 4 mA; 35VDC ở thời gian tức thời 500ms

+ Trạng thái mức logic 1 chuẩn: 24 VDC, 7mA

+ Trạng thái mức logic 0: Tối đa 5 VDC, 1mA

+ Đáp ứng thời gian lớn nhất ở các chân I0.0 đến I1.5: có thể ch nh từ 0,2 đến 8,7 ms mặc định 0,2 ms

Trang 7

+ Quá dòng: 7A với contact đóng

+ Điện trở cách ly: nhỏ nhất 100 M

+ Thời gian chuyển mạch: tối đa 10 ms

+ Thời gian sử dụng: 10.000.000 với công tắc cơ khí; 100.000 với tốc độ tải

+ Điện trở công tắc: tối đa 200 m

+ Chế độ bảo vệ ngắn mạch: không có

1.2.4 Nguồn cung cấp

+ Điện áp cấp nguồn: 20.4 đến 24.8 VDC

+ Dòng vào max load: 900mA tại 24 VDC

+ Cách ly điện ng vào: Không có

+ Thời gian duy trì khi mất nguồn: 10ms ở 24 VDC

+ Cầu chì bên trong: 2A, 250V

 Nguồn cấp cho sensor:

+ Tầm điện áp ra: 15.4 đến 28.8 VDC

+ Dòng ra tối đa: 280mA

+ Độ gợn sóng: Giống như nguồn cấp vào

+ STOP: Cư ng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP

Bảng 1.1: Chân và chức năng của cổng truyền thông

Hình 1.1: Sơ đồ chân của cổng truyền thông

Để ghép S7-200 với các máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối

PC PPI với bộ chuyển dổi RS232/RS485, theo Hình 1.2:

Trang 10

Các module mở rộng Digital hay Analog đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương ứng với số đầu vào ra của các module Các module 5 và 6 dùng để kết nối mạng Profibus và AS-Interface

1.2.7 Mô đun tương tự vào/ra (i/o)

 Thiết bị đầu vào tương tự:

+ Cảm biến lưu lượng

 PLC S7-200 có các module analog mở rộng sau:

+ EM231: 4 ng vào analog

+ EM232: 2 ng ra analog

+ EM235: 4 ng vào và 1 ng ra analog

 Đặc tính chung

+ Trở kháng vào input >= 10 MΩ

+ Bộ lọc đầu vào input 3db tại 3.1Khz

+ Điện áp cực đại cung cấp cho module: 30 VDC

+ Dòng điện cực đại cung cấp cho module: 32mA

+ Có LED báo trạng thái

+ Có núm ch nh OFFSET và ch nh độ lợi (GAIN)

Trang 11

 Đầu vào

+ Phạm vi áp ng vào + - 10V

+ Phạm vi dòng điện ng ra 0 → 20 mA

+ Có các bộ chuyển đổi ADC, DAC 12 bit

+ Thời gian chuyển đổi analog sang digital < 25µs

+ Đáp ứng đầu vào của tín hiệu tương tự: 1.5ms đến 95%

Chế độ mode chung: Điện áp vào đầu cộng của chế độ mode chung nhỏ hơn hoặc bằng 12 V

 Kiểu dữ liệu đầu vào input:

+ Kiểu không dấu ( đơn cực ) tầm từ 0 đến 32000

+ Kiểu dữ liệu có dấu ( đa cực ) tầm từ - 32000 đến 32000

 Kiểu dữ liệu đầu ra Output

Trang 12

Hình 1.3 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi v i EM 5

Tín hiệu được đưa vào các đầu vào A+, A-, B+, B-, C+, C-, sau đó qua các

bộ lọc nhiễu, qua bộ đệm, bộ suy giảm, bộ khuyếch đại rồi đưa đến khối chuyển đổi ADC, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số 12bit 12 bít dữ liệu này được cài đặt bên trong word ng vào analog của CPU

Trang 13

Hình 1.4 Sơ đồ khối ngõ ra của EM 5

Các chú ý khi cài đặt ng ra analog

+ Chắc chắn rằng nguồn 24 VDC cung cấp không bị nhiễu và ổn định + Xác định được Module

+ Dùng dây cảm biến ngắn nhất nếu có thể

+ Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây ch dùng cho một mình cảm biến

+ Tránh đặt các dây tín hiệu song song với dây có năng lượng cao Nếu hai 2 dây bắt buộc phải gặp nhau thì bắt chéo chúng về phía bên phải

1.2.8 Nguyên lý hoạt động

1.2.8.1 Các ngõ vào ra I O

Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module vào (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của PLC)

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

Hình 1.5: Hoạt động I O của PLC

Hình 1.6: PLC gh p nối v i thiết bị ngoại vi

Trang 15

1.3 Phươn pháp lập trình pl s7 – 200

Quan hệ giữa chương trình và các ng vào ra

Hoạt động cơ bản của PLC bao gồm các bước:

+ CPU đọc trạng thái ng vào

+ Thực hiện chương trình logic chứa trong bộ nhớ

+ CPU xuất dữ liệu đến ng ra

Chương trình của PLC bao gồm một dãy các tập lệnh PLC S7 – 200 thực hiện chương trình bắt đầu từ tập lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng quét

Hình 1.7: Quan hệ giữa chương trình PLC và các ngõ vào ra

Chương trình của PLC bao gồm một dãy các tập lệnh PLC S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét

Cách lập trình cho PLC S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List, viết tắt là STL)

Trang 16

Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự động tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng Tuy nhiên không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD Đối với thiết bị điều khiển lập trình PLC S7 - 200, ta không thể lập trình trực tiếp ngay trên nó được mà phải lập trình gián tiếp bằng cách sử dụng phần mềm STEP 7 – Micro WIN Phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx hoặc các máy tính cá nhân Công việc lập trình là

ta sử dụng máy tính để tiến hành lắp ghép các lệnh cơ bản lại với nhau nhằm thỏa mãn những yêu cầu đề ra của quy trình công nghệ rồi sau đó mới chuyển vào PLC để điều khiển Các lệnh này thường ở 2 dạng LAD và STL

 Phương pháp LAD:

LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:

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

- Tiếp điểm thường mở

- Tiếp điểm thương đóng

+ Cuộn dây (coil):   là biểu tượng mô tả rơle, được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le

+ 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 được 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 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 Đường nguồn

Trang 17

bên trái là dây pha, đường nguồn bên phải là dây trung tính và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường không được thể hiện khi dùng chương trình STEP 7 MICRO DOS hoặc STEP 7 – MICRO WIN Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến đóng các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

1.4 Cấu trú hươn trình s7 – 200

Khi viết chương trình cho S7-200, tùy theo yêu cầu của quy trình công nghệ mà chương trình có thể thực hiện theo nhiều cấu trúc lập trình khác nhau Trong thực tế cấu trúc lập trình của một chương trình thường được phổ biến theo 2 dạng

1.4.1 Cấu trúc lập trình kiểu tuần tự

Lập trình tuần tự là kiểu lập trình bằng cách chia nhỏ bài toán ra làm nhiều bước khác nhau, mỗi bước thực hiện một chức năng của chương trình

và ch thực hiện khi hội đủ các điều kiện của nó Các bước trong chương trình

có liên quan mật thiết với nhau có thể biểu diễn theo dạng khối như hình 1.8:

Hình 1.8 Sơ đồ khối kiểu lập trình tuần tự

Trang 18

Tín hiệu tác động là tín hiệu do con người tác động (chẳng hạn nút nhấn khởi động), tín hiệu reset là tín hiệu chung cho tất cả các bước (nút dừng hệ thống ), tín hiệu chuyển trạng thái là tín hiệu đưa ra điều khiển các thiết bị chấp hành khi bước đó đã hội đủ điều kiện, tín hiệu điều kiện chuyển bước có thể là tín hiệu lấy từ tín hiệu chuyển trạng thái bước trên qua timer hoặc qua một cổng logic nào đó

Lệnh LDN nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của

ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit

Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi ng vào PLC có địa ch là 1

Q0.0

= Q0.0

Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi có dòng điều khiển đi qua

n: I, Q, M,

SM, T, C (bit)

n ─( I )

Cuộn dây đầu ra được kích thích tức thời khi có dòng điều khiển đi qua

Trang 20

điểm thiết kế Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S hoặc 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

Ví dụ: Khi tiếp điểm I0.0 đóng lệnh Set hoặc Reset sẽ đóng (ngắt) một mảng gồm n (5) tiếp điểm kể từ Q0.0

Q0.0 I0.0

s

5

Q0.0 I0.0

R 5

Bảng 1 : Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) :

S S-bit n S bit n

──( S )

Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa ch S-bit

S-bit: I, Q, M,

SM, T, C,V(bit)

n (byte): IB,

QB, MB, SMB, VB, AC

R S-bit n

S bit n ──( R )

Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S-bit Nếu S-bit lại ch vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá bit đầu ra của Timer Counter đó

SI S-bit

n

S bit n ──( SI )

Đóng tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa ch S-bit

S-bit: Q (bit) n(byte): IB,

QB, MB, SMB, VB, AC

RI S-bit

n

S bit n ──( RI )

Ngắt tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa ch S-bit

Trang 21

1.4.3 c lệnh logic đại số Boolean:

Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập 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 hay các tiếp điểm thường mở Trong STL có thể sử dụng lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm

hở hoặc các lệnh AN (And Not), ON (Or Not) cho các hàm kín Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh

 AND (A)

Q0.0 I0.0 I0.1

LD I0.0

A I0.1

= Q0.0

 AND NOT (AN)

Tín hiệu ra sẽ là nghịch đảo của tín hiệu vào

Q0.0 I0.0 I0.1

LD I0.0

= Q0.0

1.4.4 c lệnh về tiếp điểm đặc biệt:

 Tiếp điểm tác động cạnh xuống, tác động cạnh lên:

Có thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái của xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị đ nh của ngăn xếp) LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt này để tác động vào dòng cung cấp Các tiếp điểm đặc biệt này không có toán hạng riêng của chúng vì thế phải đặt chúng phía trước cuộn dây hoặc hộp đầu ra Tiếp điểm

= Q0.2

Q0.0

Q0.2

Q0.1 I0.0

Hình 1.10: Giản đồ thời gian các tiếp điểm đặc biệt

Trang 24

 Tiếp điểm trong vùng nhớ đặc biệt:

+ SM0.0: Vòng quét đầu tiên thì mở nhưng từ vòng quét thứ 2 trở đi thì đóng

+ SM0.1: Ngược lại với SM0.0, vòng quét đầu tiên tiếp điểm này đóng,

kể từ vòng quét thứ 2 thì mở ra và giữ nguyên trong suốt quá trình hoạt động

+ SM0.4: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kì là 1 phút

+ SM0.5: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kì là 1 giây

1.4.5 c lệnh thời gian (Timer)

 Các lệnh điều khiển thời gian Timer :

Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ Nếu kí hiệu tín hiệu (logic) vào là x(t) và thời gian trễ tạo ra bằng Timer là τ thì tín hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là x (t –

τ) S7-200 có 64 bộ Timer (với CPU 212) hoặc 128 Timer (với CPU 214)

được chia làm 2 loại khác nhau:

+ Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (On-Delay Timer), kí hiệu là TON

+ Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive On-Delay Timer), kí hiệu TONR

+ Hai kiểu Timer của S7-200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở phản ứng của nó đối với trạng thái ng vào

Cả hai Timer kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu

kể từ thời điểm có sườn lên ở tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng thái logic từ 0 lên 1, được gọi là thời điểm Timer được kích, và

Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với 3 độ phân giải khác nhau, độ phân giải 1ms, 10ms và 100ms Thời gian trễ τ được tạo ra chính là tích của

độ phân giải của bộ Timer được chọn và giá trị đặt trước cho Timer Ví dụ có

độ phân giải 10ms và giá trị đặt trước 50 thì thời gian trễ là 500ms

 Cú pháp khai báo sử dụng Timer như sau:

Bảng 1.4: Mô tả k hiệu và đặt t nh Timer

Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN được kích Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT thì T-bit có giá trị logic bằng1 Có thể Reset Timer kiểu TON bằng lệnh R hoặc bằng giá trị logic 0 tại đầu vào IN

Txx (Word) CPU 214: 32-

63, 96-127 PT: VW, T, (Word) C, IW,

QW, MW, SMW, C, hằng

số

IN

PT

TON-Txx

Trang 26

Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TONR để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN được kích Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT thì T-bit có giá trị logic bằng1

Ch có thể Reset Timer kiểu TONR bằng lệnh R cho T-bit

Txx (Word) CPU 214: 0-31, 64-95 PT: VW, TR, (Word) C, IW,

QW, MW, SMW, AC, AIW, hằng số

Khi sử dụng Timer TONR, giá trị đếm tức thời được lưu lại và không bị thay đổi trong khoảng thời gian khi tín hiệu đầu vào có logic 0 Giá trị của T-bit không được nhớ mà hoàn toàn phụ thuộc vào số kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời và giá trị đặt trước

Khi Reset một Timer, T-word và T-bit của nó đồng thời được xóa và có giá trị bằng 0, như vậy giá trị đếm tức thời được đặt về 0 và tín hiệu đầu ra cũng có trạng thái logic 0

 Timer kiểu TON

LD I0.0 TON T33, 50 I0.0 IN

TON 10ms T33

IN

PT

TONR-Txx

Những lệnh so sánh thường là: so sánh nhỏ hơn hoặc bằng (<=); so sánh bằng (= =) và so sánh lớn hơn hoặc bằng (>=)

Khi so sánh giá trị của byte thì không cần thiết phải để ý đến dấu của toán hạng, ngược lại khi so sánh các từ hay từ kép với nhau thì phải để ý đến dấu của toán hạng là bit cao nhất trong từ hoặc từ kép

Trong STL những lệnh so sánh thực hiện phép so sánh byte, Word hay Dword Căn cứ vào kiểu so sánh (<=, = =, >=), kết quả của phép so sánh có giá trị bằng 0 (nếu đúng) hoặc bằng 1 (nếu sai) nên nó có thể được kết hợp cùng các lệnh LD, A, O Để tạo ra được các phép so sánh mà S7-200 không

có lệnh so sánh tương ứng (như so sánh không bằng nhau <>, so sánh nhỏ hơn

<, hoặc so sánh lớn hơn >) ta có thể kết hợp lệnh NOT với các lệnh đã có (=

=, >=, <=)

Trang 28

Bảng 1.5: Mô tả ki hiệu và mô tả nhóm lệnh so sánh:

1.4.6.2 Các lệnh di chuyển nội dung ô nh :

Các lệnh di chuyển thực hiện việc di chuyển hoặc sao chép số liệu từ vùng này sang vùng khác trong bộ nhớ Trong LAD và STL lệnh dịch chuyển thực hiện việc di chuyển hay sao chép nội dung 1 byte, 1 từ đơn, hoặc 1 từ kép từ vùng này sang vùng khác trong bộ nhớ Lệnh trao đổi nội dung của 2 byte trong một từ đơn thực hiện việc chuyển nội dung của byte thấp sang byte cao

và ngược lại chuyển nội dung của byte cao sang byte thấp của từ đó

MOVW VW0, VW0

Lệnh sao chép nội dung của Word ở địa ch ng vào IN sang Word có địa ch ở ng ra OUT, địa ch ng ra có thể giống ng vào, nằm trong các vùng sau:

Trang 30

IN: VW, IW, QW, MW, SMW, AC, Const

OUT: VW, IW, QW, MW, SMW, AC

1.4.6.3 Lệnh truy cập đồng hồ thời gian thực

Trong thiết bị lập trình S7-200 từ CPU 214 trở đi thì trong CPU có một đồng hồ ghi giá trị thời gian thực gồm các thông số về năm, tháng, giờ, phút, giây và ngày trong tuần

Đồng hồ được cấp điện liên tục bởi nguồn Pin 3V

Khi thực hiện lập trình cho các hệ thống tự động điều khiển cần cập nhật giá trị đồng hồ thời gian này ta phải thông qua 2 lệnh sau:

Byte 0 Năm ( 0 – 99) Byte 4 Phút ( 0 – 59)

Byte 1 Tháng ( 1 – 12) Byte 5 Giây (0 – 59)

Byte 2 Ngày ( 1 – 31) Byte 6 Không sử dụng

Byte 3 Giờ ( 0 – 23) Byte 7 Ngày trong tuần (1 - 7)

Trong đó byte đầu tiên được ch định bởi toán hạng T trong câu lệnh, byte 7 ch sử dụng 4 bit thấp để lưu giá trị các ngày trong tuần

VB0

EN

T READ_RTC

Nếu cần ch nh sử các thông số về năm, tháng, ngày, giờ, phút, giây, ngày trong tuần thì điều ch nh các byte như sau:

STEP 7–Micro WIN là phần mềm của hãng SIEMENS chạy được trên các

hệ điều hành Windows 95 98 Me NT 2000 XP hỗ trợ việc lập trình và cấu hình PLC họ S7-200 từ đơn giản đến phức tạp Ngoài ra, nó còn có thể cấu hình cho một số màn hình giao diện người-máy (HMI), truyền thông giữa các thiết bị trong họ MICROMASTER Với STEP 7–Micro WIN, người lập trình tiết kiệm rất nhiều thời gian, có thể chuyển đổi giữa các kiểu soạn thảo tiêu chuẩn STD, LAD và FBD; tạo được các thư viện người dùng riêng Tools: Program Block: cửa sổ soạn thảo Data Block: Gán địa ch và giá trị đầu Symbol Table: để đánh địa ch cho các biến Local Variable Table: khai báo các biến địa phương cho các chương trình con hoặc chương trình con ngắt Status Chart System Block Communications Set PG/PC interface Instructions: Bit logic, clock, comm, compare, convert, counter, floating-point math, integer math, int, logical operation, move, program control, shift/rotate, string, table, timer, call

2.1.2 Giao diện phần mềm

Để một hệ thống PLC có thể thực hiện được một quá trình điều khiển nào

đó thì bản thân nó phải biết được nó cần phải làm gì và làm như thế nào Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như quy trình hoạt động cũng như các yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình Và để có thể lập trình được cho PLC th cần phải có sự giao tiếp giữa người và PLC Việc giao tiếp này

phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập trình khác nhau

Trang 33

Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng mềm chạy trên nền Windows 32bit, trải qua nhiều phiên bản khác nhau Tài liệu này tập trung nói

về STEP7- MicroWIN32 version 3.2

Ngoài việc phục vụ lập trình cho PLC S7-200, phần mềm này cũng có rất nhiều các tính năng khác như các công cụ g rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình với các ngôn ngữ khác nhau…

Phần mềm này cũng đó được xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng Người dùng có thể tra cứu các vấn đề

Nút thay đổi trạng thái làm việc của

Down load/Uplo

Nỳt kiểm tra trạng thái của

Mở, tạo mới,

lưu một CT

Trang 34

Khi click chuột vào nút này ta sẽ trở về được vùng soạn thảo chương trình Ở vựng này ta có thể thêm bớt các đầu vào ra, các biến, các lệnh, hàm để thực hiện chương trình điều khiển

+ Communications và cách kiểm tra sự kết nối với PLC S7-200:

Ở đây ta có thể thay đổi cách mà máy tính truyền thông với PLC S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền…) hoặc kiểm tra có hay không sự truyền thông giữa máy tính và PLC S7-200 (kiểm tra

sự có mặt của PLC hay không)

hàm của STEP7- Micro WIN32 để có thể tạo được một

chương trình điều khiển cho PLC S7-200

Trong đó thường dùng nhất là các khối:

- Bit Logic: bao gồm các lệnh làm việc với bit

và thực hiện các phép toán logic như AND,

- Timer: là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200

- Counter: là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200

Ngoài ra còn các khối khác cũng rất quan trọng chúng ta có thể tham khảo thêm ở phần Help của STEP7- MicroWIN32

Để có thể biết một khối hàm hoặc lệnh làm việc như thế nào và điều kiện kèm theo chúng ta chọn khối hàm, lệnh đó và nhấn F1

2.2 Lập trình win

2.2.1 Control Center

 Vị trí của Control Center trong hệ thống WinCC :

Control Center đặc trưng cho lớp cao nhất trong hệ thống Win CC Tất cả các moduls của toàn bộ hệ thống WinCC đều được bắt đầu từ đây

Nội dung của Control Center gồm có:

+ Chức năng

+ Cấu trúc

+ Các editor chuẩn

 WinCC –là giao diện giữa người và máy móc trong thiết kế tự động

WinCC là hệ thống trung tâm về công nghệ và kỹ thuật được dùng để điều hành các nhiệm vụ của màn hình hiển thị và hệ thống điều khiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình Hệ thống này cung cấp các modul chức năng thích ứng trong công nghiệp về: hiển thị hình ảnh, thông điệp, lưu trữ và báo cáo Giao diện điều khiển mạnh, việc truy cập hình ảnh nhanh chóng, và chức năng lưu trữ an toàn của nó đảm bảo tính hữu dụng cao

Trang 36

Ngoài các chức năng hệ thống, WinCC còn mở ra các giao diện cho các giải pháp của người sử dụng, những giao diện này khiến chúng có thể tích hợp WinCC vào các giải pháp tự động hóa phức tạp và toàn công ty Việc xử

lý dữ liệu lưu trữ được tích hợp bằng các giao diện chuẩn ODBC và SQL Việc thêm vào các đối tượng và các tài liệu cũng được tích hợp bằng OLE2.0

và OLE Custom Controls (OCX) Các cơ chế này làm cho WinCC trở thành một bộ phận am hiểu và dễ truyền tải trong môi trường Windows

WinCC dựa vào hệ điều hành 32 bit MS-Windows 95 hay MS-Windows

NT Cả hai đều có khả năng về thực hiện đa nhiệm vụ, đảm bảo phản ứng nhanh chóng với việc xử lý ngắt và độ an toàn chống lại sự mất dữ liệu bên trong ở mức độ cao Windows NT còn cung cấp các chức năng để tạo ra sự an toàn và phục vụ như một nền tảng cho hoạt động của các servers trong hệ thống WinCC nhiều người sử dụng Chính phần mềm WinCC cũng là ứng dụng 32 bit được phát triển với công nghệ phần mềm hướng đối tượng và hiện đại nhất

2.2.2 Nội dung của control center

Control Center chứa tất cả các chức năng quản lý cho toàn hệ thống WinCC Trong Control Center, ta có thể đặt cấu hình và khởi động module run-time

Quản lý dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag Tất cả các hoạt động của quản lý dữ liệu đều chạy trên một background (nền)

Cac nhiệm vụ chính của Control Center:

+ Lập cấu hình hoàn ch nh

+ Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình

+ Thích ứng việc ấn định, gọi, và lưu trữ các projects

+ Quản lý các projects

Trang 37

+ Có khả năng nối mạng các chức năng soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project

+ Quản lý phiên bản

+ Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình

+ Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ cấu trúc hệ thống

+ Thiết lập việc cài đặt toàn cục

+ Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt

+ Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo

+ Phản hồi tài liệu

+ Báo cáo trạng thái hệ thống

+ Thiết lập hệ thống đích

+ Chuyển giữa run-timer và cấu hình

+ Kiểm tra chế độ mô phỏng trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu, bao gồm dịch hình vẽ, mô phỏng tag, hiển thị trạng thái, và tạo thông điệp

2.2.3 Soạn thảo

Editor dùng để soạn thảo và điều khiển một project hoàn ch nh Các bộ soạn thảo trong Control Center:

Bảng 1: Chức năng các bộ soạn thảo trong WinCC

Chươn trình soạn thảo Giải thí h

Alarm Logging

(Báo động)

Nhận các thông báo từ các quá trình

để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp, và lưu

trữ các thông báo này

User Administrator

(Quản lý người dùng)

Việc điều khiển truy nhập sự cho phép cho các nhóm và người sử dụng

Text Library Chứa các văn bản tuỳ thuộc ngôn

Trang 38

(Thư viện văn bản) ngữ do ta tạo ra

Report Designer

(Báo cáo)

Cung cấp hệ thống báo cáo được tích hợp mà ta có thể sử dụng để báo cáo

dữ liệu, các giá trị quá trình hiện hành và đã lưu trữ, các thông báo hiện hành

và đã lưu trữ, hệ thống tài liệu của chính người sử dụng

Global Scripts

(Viết chương trình)

Cho phép ta tạo các dự án động tùy thuộc vào từng yêu cầu đặc biệt Bộ soạn thảo này cho phép ta tạo các hàm C và các thao tác có thể được sử dụng trong một hay nhiều projects tùy theo kiểu của chúng

Tag Logging Xử lý các giá trị đo lường và lưu trữ

chúng trong thời gian dài

Graphics Designer

(Thiết kế đồ họa)

Cung cấp các màn hình hiển thị và kết nối đến các quá trình

2.2.4 c thành phần của project trong ontrol enter

Các thuộc tính của một máy tính:

+ Client : Cũng được định nghĩa như một workstation Control Center

được tải cục bộ trong từng máy tính loại này

2.2.4.2 Quản lý tag

Thành phần này có nhiều mục con như : các bộ điều khiển truyền thông

để quản lý các tag quá trình, các tag nội, các kết nối logic và các nhóm tag

 Nhóm tag:

Nhóm tag chứa tất cả các tags có kết nối logic lẫn nhau

Ví dụ về các nhóm tag:

+ CPU: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập cùng một CPU

+ Lò nhiệt: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập cho một lò

+ I O số: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập các I Os số

+ I O tương tự: : nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập các I Os tương

tự

Một kết nối logic diễn tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữ liệu Mỗi nhóm tag được gán với một khối kênh Một kênh có thể chứa nhiều nhóm tag