Thiết kế, hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phâm điều khiển bằng PLC S7 200

• Chức năng đèn báo hiệu sự ổn định; điều chỉnh được độ nhạy • Độ phân giải cao, chức năng cao cấp, cóthể phát hiện màu • Nhiều kiểu: loại chuẩn, loại có đầu ra kép, loại phát hiện dấu

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I: SƠ LƯỢC VỀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 4

1 Băng tải 4

1.1 Cách lắp đặt vận hành băng chuyền tải 4

1.2 Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt xấu 4

1.3 Các loại băng tải 4

2 Cảm biến 7

2.1 Các khái niệm về cảm biến 7

2.2 Các loại cảm biến 7

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH PLC S7_200 13

1 Khai quát về họ PLC S7-200 của Siemens 13

1.1 Giới thiệu về PLC 13

1.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC S7-200, CPU 224 13

1.3 Thực hiện chương trình 15

2 Tìm hiểu tập lệnh PLC S7-200 của Siemens 16

2.1 Các lệnh cơ bản 16

2.2 Các lênh nâng cao 25

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH 37

1 Động cơ DC 37

1.1 Cấu tạo 37

1.2 Nguyên lý hoạt động 38

1.3 Điều khiển tốc độ động cơ DC 39

2 Rơle trung gian 40

2.1 Khái niệm chung về rơle 40

2.2 Phân loại rơle 40

3 Cảm biến quang 42

3.1 Khái niệm 42

3.2 Phân loại 43

3.3 Cảm biến dùng trong hệ thống 44

4 Công tắc hành trình và nút ấn 45

4.1 Công tắc hành trình 45

4.2 Nút ấn 46

5 Thiết kế mạch động lực và điều khiển 47

5.1 Khối nguồn 48

5.2 Khối động lực 49

5.3 Khối xử lý trung tâm 49

5.4 Khối cơ cấu chấp hành 50

5.5 Sơ đồ đi dây hệ thống 51

5.6 Bản vẽ thiết kế 51

6 Thiết kế mạch đếm sản phẩm 52

6.1 Sơ đồ nguyên lý 52

6.2 Sơ đồ mạch in 52

6.3 Một số linh kiện dùng cho mạch đếm 53

CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH 55

1 Lưu đồ thuật toán 55

2 Các lệnh dùng trong chương trình 56

2.1 Lệnh vào/ra 56

2.2 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm 56

2.3 Lệnh đếm-Counter và so sánh 57

3 Chương trình điều khiển 60

CHƯƠNG V: LẮP RÁP MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN 66

1 Lắp ráp mô hình 66

2 Kết luận 68

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay sự tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới diễn ra nhanh chóng, với sự rađời của hàng loạt những sản phẩm mới ứng dụng những tiến bộ ở những nước pháttriển Đặc biệt trong những năm gần đây kĩ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, cónhiều công nghệ điều khiển mới được ra đời để thay thế cho những công nghệ đã lỗithời

Để bắt kịp với tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới cũng như đáp ứng yêu cầuCNH_HĐH đất nước thì ngành công nghiệp Việt Nam đang thay đổi nhanh chóng,công nghệ và thiết bị hiện đại đang dần dần được thay thế các công nghệ lạc hậu vàthiết bị cũ Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình PLC, Vi

xử lý, điện khí nén, điện tử Đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp như cácdây truyền sản xuất nước ngọt, chế biến thức ăn gia xúc, máy điều khiển theo chươngtrình CNC, các hệ thống đèn giao thông, các hệ thống báo động Trong các trường đạihọc cao đẳng và các trường trung học đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có khả nănglập trình được vào giảng dạy Một trong những loại thiết bị có ứng dụng mạnh mẽ vàđảm bảo có độ tin cậy cao là hệ thống điều khiển tự động PLC

Với đề tài “Thiết kế, hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phâm điều khiển bằng PLC S7 200” Chúng em đã vận dụng được những ưu điểm

của hệ thông điều khiển này

Sau quá trình học tập rèn luyện và nghiên cứu tại trường chúng em đã tích luỹđược vốn kiến thức để thực hiện đề tài của mình Cùng với sụ hướng dẫn tận tình củathầy Phạm Duy Dưỡng, cũng như các thầy cô giáo trong khoa và các bạn sinh viêncùng khoá đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài này

Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi nhưng sai sót, chúng

em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của các thầy cô cũng như ý kiến đónggóp của các bạn sinh viên để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủnhững mục tiêu đã đặt ra

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: SƠ LƯỢC VỀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN

LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO

1 Băng tải

1.1 Cách lắp đặt vận hành băng chuyền tải

- Đặt hệ thống băng tải vào đúng vị trí cần lắp đặt

- Dùng thước thủy để căn theo chiều ngang dây tải

- Siết chặt các bulông nền và bulông chân

- Điều chỉnh sơ bộ các bas căng dây ở vị trí căng dây tương đối

- Khởi động động cơ băng tải chạy thử

- Điều chỉnh cho dây băng tải cân chính giữa

- Siết ốc kỹ, tỳ ren điều chỉnh lại đúng vị trí

- Cho hệ thống chạy trong 1 giờ rồi kiểm tra, nếu thấy dây bị sàng thì điều chỉnhlại

1.2 Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt xấu

- Băng tải đen bóng, cứng mềm không quan trọng

- Cắt một băng vải nhỏ dài chừng 5cm, kéo giãn đến khi đứt, băng càng tốt kéogiãn càng nhiều

- Ngửi băng tải thấy có mùi thơm, nếu băng tải có mùi thơm khó chịu thì bỏ ngay

- Lấy mũi nhọn đâm thử, băng tải mà kém thì thủng ngay một lỗ, loại tốt thì khóthủng và có đàn hồi

- Băng tốt thì bề mặt ít lồi lõm và không bị vá, sữa chữa

1.3 Các loại băng tải

căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lực nén và kéo tải, chịu nhiệt

1000C tới 6000C

 Đặc điểm

- Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton

- Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự va đập rất tốt nên cáctác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng bố

- Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác

- Chống được lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sử dụng

- Tăng cường sự bám dính giữa sợi và cao su, đồng thời giảm thiểu việc tách tầnggiữa các lớp bố

- Rất bền nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp

- Độ dai cực lớn, nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đến giảm tiêu thụđiện

b Băng tải con lăn

Hình 1.2: Băng tải con lăn

- Băng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận chuyển

- Dùng để vận chuyển các sản phẩm đã đóng thùng, có trọng lượng lớn

c Băng tải cáp thép

 Cấu tạo

- Băng tải lõi thép gồm nhiều lõi cáp thép được sắp xếp theo chiều dọc ở nhữngkhoảng cách từ 10 đến 15mm, lớp cáp thép này là phần chịu lực tải chính giữ cho băngtải luôn chạy đúng hướng bao quanh nó là lớp phủ cao su mặt trên và mặt dưới.

- Lớp cáp thép sẽ được liên kết với nhau bằng một phương pháp đặt biệt, sự liên kết này giúp cho băng tải không có bất kỳ sự cố nào xảy ra trong suốt quá trình sử dụng, cao su mặt và cao su bao phủ cáp thép được chế tạo theo những tính chất riêng

- Ký hiệu thông thường các loại băng tải cáp thép: ST-500,ST-630,ST-800 và cao nhất tới ST-7000, độ dày có thể lên tới 50mm Băng tải cáp thép thường rất nặng như loại ST-1000, khổ 1 mét có thể lên tới 25Kg/m Vì vậy thường chỉ dài 150m/cuộn

- Băng tải cáp thép có tỷ lệ dãn dư cực thấp dưới 1% kể cả trong điều kiện toàn tải

- Băng tải cáp thép có độ bền tuyệt hảo nhất trong các loại băng tải

- Toàn bộ cáp thép trước khi lưu hóa phải được xử lý tráng ngoài tạo bám dính vớilớp cao su bao quanh và đây là yếu tố quang trọng nhất khi chọn băng tải Lớp cao sumặt được chế tạo đặc biệt để chống lại các lực xé rách từ mọi hướng

- Có những băng tải thép có tuổi thọ tới 15- 20 năm trong điều kiện vận hành liêntục hiệu quả kinh tế là rất lớn

d Băng tải bố EP

Cấu tạo và đặc điểm

- EP ký hiệu là băng tải có vải bố chịu lực bằng sợi tổng hợp Polyester làm sợi dọc

và sợi Nylon làm sợi ngang

- Độ dãn băng tải rất nhỏ làm cho hành trình khởi động ngắn hơn do vậy tiết kiệmđiện hơn Băng chuyền khởi động êm, đặc biệt là đối với băng chuyền có độ dài lớn.

- Chịu ẩm tốt hơn các loại bố khác, vì sợi Polyester có đặc điểm chịu ẩm, nước rấttốt do đó tuổi thọ băng kéo dài hơn đặc biệt khi gặp ẩm cao, chịu nhiệt rất tốt khi dưới

Trong đó :

N1 : là số vòng quay của buli băng tải

N2: là số vòng quay của động cơ

θ1: là đường kính của buli băng tải

θ2: là đường kính của buli động cơ

2 Cảm biến

2.1 Các khái niệm về cảm biến

Trong các hệ thống đo lường và điều khiển, mọi quá trình điều khiển đặc trưngbởi các biến trạng thái Các biến trạng thái này thường là các đại lượng không điệnnhư: nhiệt độ , áp suất, lưu lượng, tốc độ

Để thực hiện quá trình đo lường và điều khiển cần phải thu thập thông tin, đođạc, theo dõi sự biến thiên của các trạng thái của quá trình thực hiện chức năng trên làcác thiết bị cảm biến Để hiểu rõ về cảm biến ta cần nắm được một số khái niệm vàđịnh nghĩa sau

• Thế hệ mới tính năng phong phú nhất

(tốt hơn và thay cho E3F2/3 nhưng giá

thấp hơn) với 2 dòng: E3FA và E3RA

(loại đứng)

• Có cả model với tính năng đặc biệt như

dòng E3Z: phát hiện vật trong, vật bóng,

vật màu sắc khác nhau

• Thân ngắn gọn; chùm sáng mạnh; đèn

LED chỉ thị sáng rõ, dễ quan sát

• Thiết kế chắc chắn, dễ lắp đặt

• Khả năng chống bụi, nước, chống nhiễu

điện từ vượt trội

• Ðầu nối dây dùng vít

• Có kiểu đặt thời gian trễ

(E3JM-* Thu phát : 10m (E3JM-10M4(T))

* Phản xạ gương : 4m (phân cực) (E3JM-R4M4(T))

Nguồn cấp : 12-240 VDC± 10%;

24-240 VAC ±10%

Chú ý : Loại có timer thêm "T" vào cuối mã

E3JK New : Cảm biến quang cải tiến mới

• Khoảng cách phát hiện lên tới 40 m (loại thu – phát)

• Dải điện áp rộng 24~240 VDC / 24~240 VAC

• Đèn chỉ thị lớn, dễ nhìn từ xa ở các hướng khác nhau

• Núm chỉnh lớn dễ thao tác, được bọc cách điện an toàn

• Phím chọn chế độ Light-On / Dark-On

• Khả năng chống rung đặc biệt tốt

• Vết sáng của chùm tia nhìn rõ trên vật thể từ xa 2 m giúp dễ dàng khi lắp đặt

Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensors)Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensors)

• Chức năng đèn báo hiệu sự ổn định;

điều chỉnh được độ nhạy

• Độ phân giải cao, chức năng cao cấp, cóthể phát hiện màu

• Nhiều kiểu: loại chuẩn, loại có đầu ra kép, loại phát hiện dấu nhỏ, loại có đầuvào điều khiển + chức năng đếm

• Nhiều kiểu đầu đo dùng cáp quang cho nhiều ứng dụng

• Có sẵn timer On-delay, Off-delay 5s), báo ổn định

Nguồn: 10-30 VDC (có thể ghép chung nguồn nuôi nhiều sensor với đầu cắm loại master)

Khoảng cách phát hiện (tùy theo loại cáp quang sử dụng): 15-150mm với loại cáp E32-DC200B

Các loại đặc biệt: E3X-DAG*/DAB* (digital) : có khả năng phát hiện màu, chỉ thị số, phát hiện điểm nhỏ

E3X-ZD : Bộ khuếch đại cảm biến sợi quang

Bộ khuyếch đại cho cảm biến sợi quang kỹ thuật số loại mới với 1 giá trị hiển thị

số, kết hợp hài hòa các tính năng khoảng cách phát hiện xa, chính xác và tốc độc

ao, tùy chọn được đơn giản hóa giúp bất cứ ai cũng có thể sử dụng được Đặcbiệt giá thành rất hấp dẫn !

Loại dây dẫn: E3X-ZD11 (NPN),

E3X-ZD41 (PNP)

Loại giắc cắm: E3X-ZD6 (NPN),

E3X-ZD8 (PNP)

E3X-HD: Cảm biến sợi quang “thông minh”

Chức năng tự động bù sáng tiên tiến APC và DPC, dễ cài đặt với tuning”

Nhận biết tốt với mọi loại vật thể

Nút nhấn dễ thao tác

Hỗ trợ mạng Componet, EtherCat

Tiết kiệm 30% chi phí so với các loại tương đương khác

Loại dây dẫn: E3X-HD11 (NPN), -HD41 (PNP)

Loại giắc cắm: E3X-HD6 (NPN), -HD8 (PNP)

Loại giắc cắm có cổng truyền thông: E3X-HD0

Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensors)

E2E : Phát hiện vật kim loại

Loại AC : E2E-X2Y1: 2mm E2E-X5Y1 : 5mmE2E-X10Y1 : 10mm

E2A : Phát hiện vật kim loại

(series mới)

• Giá thấp nhất cho loại hình trụ vỏ kim loại

• Khoảng cách phát hiện xa (tới 30 mm)

• 4 kích cỡ đường kính M8, M12, M18, M30 và 2 kích cỡ chiều dài

• Có loại prewired và connector M8, M12

• 2 chất liệu vỏ (brass và stainless steel)

• Nguồn 12-24 DCModel thông dụng:

• Khoảng cách phát hiện từ 2 mm tới 30 mm

• Cấp độ bảo vệ IP67, khả năng chống môi trường

có độ ẩm cao

• Đèn chỉ thị trạng thái 360o giúp nhìn rõ từ mọi hướng trong môi trường thiếu sáng

• Giảm chi phí và thời gian bảo trì

TL: Phát hiện kim loại (giá

thấp)

TL-N5/10/20: phát hiện kim loại trong khoảng 5/10/20mm

TL-Q5MC: phát hiện kim loại trong khoảng 5mm

Loại điện dung (capacitive)

E2K-C : Phát hiện mọi vật thể • Có thể điều chỉnh độ nhạy

• Có thể phát hiện vật thể qua lớp cách ly (khôngphải là kim loại); ví dụ: nước trong thùng nhựa,ống thủy tinh

Model thông dụng và loại đầu ra :E2K-C25ME1 (NPN)

E2K-C25MF1 (PNP)

E2K-C25MY1(AC) Kích thước (mm) & khoảng cách phát hiện :D= 34 x 82 : 3-25mm

Nguồn :10-40 VDC; 90-250 VAC

Các loại sensor khác

E8AA-M10: 0-10kg/cm²

Ðo áp suất khí, chất lỏng với đầu ra analog 4-20mA

Cảm biến phát hiện bằng siêu

âm

E4PA-N

 Khoảng cách phát hiện tới 6m, có thể điều chỉnh được, không bị ảnh hưởng bởi màu sắc,tính chất bề mặt vật thể

 Chức năng chống nhiễu tương hỗ, bù sai số nhiệt độ

- Độ phân giải 2 cm, phù hợp cho đa sốcác ứn

g dụng đo khoảng cách

- Kết quả đo ổn định cho mọi loại vật thể

- 4 dải đo khoảng cách khác nhau ứng với4 model

- Khoảng cách đo tối đa lên đến 1m

- Giá thành kinh tế

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH

sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích ( ngõ vào ) tác độngvào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định kỳ hay các sự kiện đượcđếm

Thông thường, một PLC được cấu tạo bởi 7 module phần cứng sau: Modulenguồn, module đơn vị xử lý trung tâm, module bộ nhớ chương trình và dự liệu,module đầu vào, module đầu ra, modul phối ghép, module chức năng

- Khối xử lý (CPU) có công dụng xử lý chương trình cài đặt trên PLC.

- Khối bộ nhớ (Memory) lưu trữ chương trình và dữ liệu, bao gồm:

Panel lập trình, vận hành, giám sát

Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ

dữ liệuNguồn

Đơn vị

xử lý trung tâmKhối ngõ vào

Khối ngõ vào

Quản lýviệcphốighép

- Bộ nhớ chương trình (Program Memory) dùng để chứa chương trình cài đặt trên

PLC

- Bộ nhớ dữ liệu (Data Memory) dùng để cung cấp các vùng nhớ trống có tác dụng

hỗ trợ cho chương trình vận hành (User Memory)

- Khối nguồn ( Power Supply ) có công dụng cung cấp nguồn cho hệthống

Hình 2.2: Cấu trúc của PLC.

Đối với loại CPU 224 DC/DC/DC

- Điện áp cấp cho nguồn: 24VDC

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm trachương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trongchương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới cácthiết bị liên kết để thực thi và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vàochương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.

Hệ thống bus

Hệ thống bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tínhiệu song song:

- Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau

- Data Bus: Bus dùng truyền dữ liệu

- Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều khiểnđồng bộ các hoạt động trong PLC

Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ xử lý và các modul vào ra thông quaData Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song

Bộ nhớ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp

- Làm bộ định thì cho các kênh trạng thái IN/OUT

- Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các

Relay

Các ngõ vào ra I/O

Các đường tín hiệu từ các cảm biến được nối vào các modul (các đầu vào củaPLC), các cơ cấu chấp hành được nối nối với các modul ra (các đầu ra của PLC).Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là12/24VDC hoặc 100/240VAC

Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ

Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/Ođược cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra họat độngnhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản

1.3 Thực hiện chương trình

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét( scan ) Mỗi vòng quét bắt đầu bằng việc đọc các dữ liệu từ các cổng vào vùng đệm,tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình

được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc END Sau giai đoạnthực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Vòng quétđược kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm tới các cổng ra.

2 Tìm hiểu tập lệnh PLC S7-200 của Siemens

LD I0.0 = Q0.0

- Lệnh Load Not (LDN)

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 ngõ vào PLC có địa chỉ là 1

Q0.0I0.0

LDN I0.0 = Q0.0

Lặp lại chu kỳ quét

Nhập dữ liệu từ ngoài vào

2 Thực hiện chương trình

3 Truyền thông và tự kiểm tra

lỗi

4 Chuyển dữ liệu từ bộ đệm

ra ngoại vi

Hình 2.4: Mô tả lệnh LD và LDN

từ 1 đến 255) Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này.

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

Q0.0I0.0

s

5

R5

Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) :

S S-bit n S bit n

──( S )

Đóng một mảng gồm ncác tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit

S-bit: I, Q,

M, SM, T, C,V(bit)

Ngắt một mảng gồm n cáctiếp điểm kể từ S-bit Nếu S-bit lại chỉ vào Timer hoặcCounter thì lệnh sẽ xoá bitđầu ra của Timer/Counter đó

SI S-bit n S bit n

──( SI )

Đóng tức thời một mảnggồm n các tiếp điểm kể từ địachỉ S-bit

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

c Các lệnh logic đại số Boolean

Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập các mạch logic (không cónhớ) Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếphay song song các tiếp điểm thường đóng hay các tiếp điểm thường mở Trong STL cóthể 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 NOT (AN)

Tín hiệu ra sẽ là nghịch đảo của tín hiệu vào

d Các lệnh về tiếp điểm đặc biệt

- Tiếp điểm nào tác động cạnh xuống, tác động cạnh lên

Có thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng tháicủa xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị đỉnh của ngănxếp) LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt này để tác động vào dòng cung cấp Các tiếpđiểm đặc biệt này không có toán hạng riêng của chúng vì thế phải đặt chúng phía trướccuộn dây hoặc hộp đầu ra Tiếp điểm chuyển tiếp dương/âm (các lệnh trước và sườnsau) có nhu cầu về bộ nhớ, bởi vậy đối với CPU 224 có thể sử dụng nhiều nhất là 256lệnh

LD I0.0ED= Q0.1

LD I0.0NOT= Q0.2

Biểu đồ thời gian

Q0.0

Q0.2

Q0.1 I0.0

Hình 2.5: Giản đồ thời gian các tiếp điểm đặc biệt

- 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 vòngquét 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

e Các 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 khiểnvẫn 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 ngõ vào.

Cả hai Timer kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu kể từthời điểm có sườn lên ở tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng tháilogic từ 0 lên 1, được gọi là thời điểm Timer được kích, và không tính khoảng thờigian khi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệu đặt trước

Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0, TON tự động Reset còn TONR thì không.Timer TON được dùng để tạo thời gian trễ trong một khoảng thời gian (miền liênthông), còn với TONR thời gian trễ sẽ được tạo ra trong nhiều khoảng thời gian khácnhau

Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với 3 độ phân giải khác nhau, độ phân giải1ms, 10ms và 100ms Thời gian trễ τ được tạo ra chính là tích của độ phân giải của bộTimer được chọn và giá trị đặt trước cho Timer Ví dụ có độ phân giải 10ms và giá trịđặt trước 50 thì thời gian trễ là 500ms

Cú pháp khai báo sử dụng Timer như sau

T-bit có giá trị logic bằng1 Cóthể Reset Timer kiểu TON bằnglệnh R hoặc bằng giá trị logic 0tại đầu vào IN

Txx (Word)CPU 214: 32-63, 96-127

PT: VW, T, (Word)

C, IW, QW, MW,SMW, C, hằng số

từ khi đầu vào IN được kích

Nếu như giá trị đếm tức thời lớnhơn hoặc bằng giá trị đặt trước

PT thì T-bit có giá trị logicbằng1 Chỉ có thể Reset Timerkiểu TONR bằng lệnh R cho T-

Txx (Word)CPU 214: 0-31,64-95PT: 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 đổitrong khoảng thời gian khi tín hiệu đầu vào có logic 0 Giá trị của T-bit không đượcnhớ mà hoàn toàn phụ thuộc vào số kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời và giá trịđặt trước

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

- Timer kiểu TON

- Timer kiểu TONR

Nội dung của thanh ghi C- word, gọi là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, luônđược so sánh với giá trị đặt trước của bộ đếm, được kí hiệu PV Khi giá trị đếm tứcthời bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt trước này thì bộ đếm báo ra ngoài bằng cách đặt giátrị logic 1 vào 1 bit đặc biệt của nó gọi là C-bit Trường hợp giá trị đếm tức thời nhỏhơn giá trị đặt trước thì C-bit có giá trị logic là 0.

Khác với các bộ Timer, các bộ đếm CTU và CTUD đều có chân nối với tín hiệuđiều khiển xóa để thực hiện việc đặt lại chế độ khởi phát ban đầu (Reset) cho bộ đếm,được kí hiệu bằng chữ cái R trong LAD, hay được qui định là trạng thái logic của bitđầu tiên của ngăn xếp trong STL Bộ đếm được Reset khi tín hiệu xóa này có mứclogic là 1 hoặc khi lệnh R (Reset) được thực hiện với C-bit Bộ đếm được Reset cả C-word, C-bit đều nhận giá trị 0

Cxx: (Word)CPU 214 : 0-47,80-127

Pv(Word): VW,

T, C, IW, QW,

khi C-word Cxx đạt được giá trị cựcđại.

MW, SMW, AC,AIW, hằng số,

và ngừng đếm lùi khi C-word Cxxđạt được giá trị cực đại -32.768

CTUD Reset khi đầu vào R có giátrị logic bằng 1

Cxx: (Word)CPU 214 : 48-79

PV

CTU R +5 I0.1

LD I0.1CTU C40, +5

Giản đồ thời gian:

C40 (bit)

I0.0 I0.1

PV

CTUD

R +5

Giản đồ thời gian:

2

3 4

5 6

0 1

2.2 Các lênh nâng cao

a Lệnh so sánh

Khi lập trình, nếu các quyết định về điều khiển được thực hiện dựa trên kết quảcủa việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh theo byte, Word hay Dword của S7-200

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 làbit 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 (nếuđúng) hoặc bằng 1 (nếu sai) nên nó có thể được kết hợp cùng các lệnh LD, A, O Đểtạo ra được các phép so sánh mà S7-200 không có lệnh so sánh tương ứng (như sosánh không bằng nhau <>, so sánh nhỏ hơn <, hoặc so sánh lớn hơn >) ta có thể kếthợp lệnh NOT với các lệnh đã có (= =, >=, <=)

EN IN1

IN1: VB, T, C, IB, QB, SMB, AC, Const

IN2: VB, T, C, IB, QB, SMB, AC

Ví dụ:

VB10

ANDVB20

Toán hạng trong câu lệnh thuộc một trong các vùng địa chỉ sau:

IN1: VW, T, C, IW, SMW, AC, Const

VD0 VD4

VB0 VB1

Dạng LAD Dạng STL

VW2

WOR_W

EN IN1

VW0 VW2

VD0

ORDW VD0, VD4

c Các lệnh di chuyển nội dung ô nhớ

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

Lệnh sao chép nội dung của byte ở địa chỉ ngõ vào IN sang byte có địa chỉ ở ngõ

ra OUT Địa chỉ của byte ngõ vào IN và địa chỉ byte ngõ ra OUT có thể giống nhau,thuộc các vùng sau:

IN: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Const

OUT: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Const

Ví dụ:

IO.1

0 EN IN MOV_B

VB0 OUT EN IN MOV_B

VB0 OUT 12

LD I0.0MOVB 0,VB0

LD I0.1MOVB 12,VB0

Giải thích:

Nếu tiếp điểm I0.0 đóng thì lấy giá trị 0 ghi vào byte VB0 (xóa VB0)

Tiếp theo đóng tiếp điểm I0.1 thì lấy số 12 ghi vào VB0 Kết quả địa chỉ byte VB0

Lệnh sao chép nội dung của Dword ở địa chỉ ngõ vào IN sang Dword có địa chỉ

ở ngõ ra OUT, địa chỉ ngõ ra có thể giống ngõ vào, nằm trong các vùng sau:

IN: VDW, IDW, QDW, MDWW, SMD, AC, Const

OUT: VDW, IDW, QDW, MDW, SMDW, AC

vào IN sang Double Word có địa chỉ ở ngõ ra OUT, địa chỉ ngõ ra có thể khác ngõvào, thường nằm trong các vùng sau:

IN: VR, IR, QR, MR, SMR, AC, Const

OUT: VR, IR, QR, MR, SMR, AC

Khi dữ liệu ghi vào trong các địa chỉ này theo nguyên tắc sau:

Phần nguyên ghi vào Word thấp

Phần thập phân ghi vào Word cao

Ví dụ:

IO.0

IO.1 0.0000000

EN

IN

MOV_R

VD0 OUT

EN

IN

MOV_R

VD0 OUT 30.20000

LD I0.0MOVR 0.0,VD0

LD I0.1MOVR 30.2,VD0

Tiếp điểm I0.0 đóng thì xóa Double Word 0 (VD0), tiếp điểm I0.1 đóng thì ghi

số thực 30.2 vào Double Word (VD0), kết quả như sau:

VW2 (word cao) VW0 (word thấp)

20 (nhị phân) 30 (nhị phân)

VD0

d Lệnh chuyển đổi dữ liệu

- Lệnh chuyển đổi số nguyên hệ thập lục phân sang Led 7 đoạn

IN VB0 PT

SEG OUT VB0

SEG VB0, VB0

Lệnh này có tác dụng chuyển đổi các số trong hệ thập lục phân từ 0 đến F ( dạngnhị phân) chứa trong 4 bit thấp của byte có địa chỉ ở ngõ vào IN thành giá trị bit chứatrong 8 bit của byte có địa chỉ ở ngõ ra OUT tương ứng với thanh led 7 đoạn CK, địachỉ ngõ ra có thể giống ngõ vào, nằm trong những vùng sau:

IN: VB,IB, QB, MB, SMB, SC, Const

OUT: VB, IB, AB, MB, SMB, AC

LD I0.1SEG VB0, AC0

Khi tiếp điểm I0.0 đóng thì số 3 được ghi vào VW0, tiếp điểm I0.1 đóng thì giátrị chứa trong 4 bit thấp của byte VB0 chuyển thành 8 bit chứa trong thanh ghi AC0

- Lệnh chuyển đổi số mã BCD sang số nguyên

Lệnh này thực hiện phép biến đổi một số dạng mã BCD 16 bit chứa trong Word

có địa chỉ ở ngõ vào IN sang số nguyên nhị phân 16 bit chứa trong Word có địa chỉ ởngõ ra OUT, địa chỉ ngõ ra có thể giống ngõ vào, thường nằm trong trong các vùngsau:

IN : VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, Const

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

- Lệnh chuyển đổi số nguyên sang mã BCD

IN : VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, Const

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

- Lệnh lấy giá trị nghịch đảo

INV_W EN

IN OUT VD0 VD0

Giá trị Double Word

e Lệnh tăng giảm một đơn vị.

- Lệnh cộng số nguyên 1 vào nội dung byte, Word, Double Word

OUT VW2 IN2

VW2 VW0

+I VW0, VW2

Lệnh thực hiện cộng các số nguyên 16 bit IN1 và IN2, kết quả là số nguyên 16bit được ghi vào OUT, IN1 + IN2 =OUT, ngõ vào IN1, IN2 và ngõ ra VW2 có thểcùng địa chỉ, thuộc các vùng nhớ sau:

IN1,IN2: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, Const

OUT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW

- Lệnh trừ số nguyên 16 bit

EN IN1 SUB_I

OUT VW2 IN2

VW2 VW0

-I VW0, VW2

Lệnh thực hiện phép trừ các số nguyên 16 bit IN1 và IN2, kết quả là số nguyên

16 bit được ghi vào OUT, IN1 - IN2 =OUT, ngõ vào IN1, IN2 và ngõ ra VW2 có thểcùng địa chỉ, thuộc các vùng nhớ sau:

IN1, IN2: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, Const

OUT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW

- Lệnh nhân số nguyên 16 bit

EN IN1 MUL

OUT VW2 IN2

VW2 VW0

OUT VW2 IN2

VW2 VW0

g 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 hồghi giá trị thời gian thực gồm các thông số về năm, tháng, giờ, phút, giây và ngàytrong 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 trịđồng hồ thời gian này ta phải thông qua 2 lệnh sau:

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 chỉ định bởi toán hạng T trong câu lệnh, byte 7 chỉ

sử dụng 4 bit thấp để lưu giá trị các ngày trong tuần

- Lệnh ghi

VB0

EN T

SET_RTC

TODW VB0

Lệnh này có tác dụng ghi nội dung của bộ đệm 8 byte với byte đầu tiên được chỉđịnh trong toán hạng T vào đồng hồ thời gian thực Trong đó T thuộc một trong nhữngvùng nhớ sau: VB, IB, QB, MB, SMB

Nếu cần chỉnh sử các thông số về năm, tháng, ngày, giờ, phút, giây, ngày trongtuần thì điều chỉnh các byte như sau:

TODR VB0