Trong những năm trở lại đây, nghề trồng cây, hoa cảnh rất phát triển mang lại nguồn lợi kinh tế cao mà không đòi hỏi nhiều công lao động, chăm sóc. Nhưng lại cần sự tỉ mỉ là chính xác cao trong quá trình chăm sóc. Hoa lan là loại cây cảnh có giá trị về thẩm mỹ và kinh tế rất cao không chỉ trong nước mà còn có thể xuất khẩu ra thị trường nước ngoài. Hiện nay, nghề trồng hoa lan rất phổ biến, đa số mọi vùng đều có thể trồng được. Trồng hoa lan không đòi hỏi diện tích quá rộng nhưng đòi hỏi cao vầ kỹ thuật trồng và chăm sóc. Người trồng phải tuân thủ những quy tắc khắt khắt khe khi trồng. Tuy khó khăn là vậy nhưng không ít người đã đi lên làm giàu từ hai bàn tay trắng nhờ những cành lan.Trong thể kỳ XX và XXI chúng ta đã chứng kiến sự phát triển vượt bậc của công nghệ trong nhiều lĩnh vực. Các ngành tự động hóa cũng nằm trong số đó, xu thế của hiện tại là giảm tối đa sức lao động của con người vào quá trình sản xuất. Thay vào đó là những hệ thống, cơ cấu được điều khiển tự động do con người lập trình, thay con người làm việc. Góp phần giải phóng sức lao động. Tự động hóa đã góp phần không nhỏ thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp, hướng đến một ngành nông nghiệp không còn sự tham gia trực tiếp của con người vào quá trình sản xuất. Ứng dụng các loại cảm biến và hệ thống tự động hóa vào quá trình chăm sóc cây trồng không còn gì xa lạ mà ngày càng được ưa chuộng để hướng đến một ngành nông nghiệp hoàn toàn tự động.Tuy nhiên, việc ứng dụng một hệ thống tự động vào việc chăm sóc và nuôi trồng hoa chưa phổ biến ở Việt Nam. Chính vì những lý do đó, chúng em đã quyết định lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu hệ thống tưới hoa lan tự động sử dụng PLC S7 – 1200” để làm đề tài cho học phần: Đồ án tự động hóa trong Công Nghiệp.
Trang 1ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 2
LỜI NÓI ĐẦU 3
LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 – 300 CỦA SIEMENS 4
1.1 Cấu tạo chung của PLC 6
1.1.1 Cấu tạo của PLC 6
1.1.2 Cấu hình phần cứng 7
1.1.3 Giao diện vào/ra 7
1.1.2 Các modul của PLC S7-300 9
Các module mở rộng 9
1.1.3 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ 14
1.1.4 Cấu trúc chương trình 21
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI HOA LAN TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7 – 300 CỦA SIEMENS 26
2.1 Đặc tính của bài toán điều khiển nhiệt độ 26
2.2 Ghép bài toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn 27
2.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống 27
2.2.2 Xác định yêu cầu công nghệ cần điều khiển của hệ thống tưới hoa lan tự động 27
2.2.3 Tính chọn thiết bị và vẽ sơ đồ đấu dây 28
`2.3.3 Vẽ sơ đồ đấu dây: 36
2.2.4 Thiết lập lưu đồ thuật toán và viết chương trình 36
2.2.5 Mô phỏng trên WinCC 41
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 42
1 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 2NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
2 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 3ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm trở lại đây, nghề trồng cây, hoa cảnh rất phát triển mang lạinguồn lợi kinh tế cao mà không đòi hỏi nhiều công lao động, chăm sóc Nhưnglại cần sự tỉ mỉ là chính xác cao trong quá trình chăm sóc Hoa lan là loại câycảnh có giá trị về thẩm mỹ và kinh tế rất cao không chỉ trong nước mà còn cóthể xuất khẩu ra thị trường nước ngoài Hiện nay, nghề trồng hoa lan rất phổbiến, đa số mọi vùng đều có thể trồng được Trồng hoa lan không đòi hỏi diệntích quá rộng nhưng đòi hỏi cao vầ kỹ thuật trồng và chăm sóc Người trồngphải tuân thủ những quy tắc khắt khắt khe khi trồng Tuy khó khăn là vậy nhưngkhông ít người đã đi lên làm giàu từ hai bàn tay trắng nhờ những cành lan
Trong thể kỳ XX và XXI chúng ta đã chứng kiến sự phát triển vượt bậc củacông nghệ trong nhiều lĩnh vực Các ngành tự động hóa cũng nằm trong số đó,
xu thế của hiện tại là giảm tối đa sức lao động của con người vào quá trình sảnxuất Thay vào đó là những hệ thống, cơ cấu được điều khiển tự động do conngười lập trình, thay con người làm việc Góp phần giải phóng sức lao động Tựđộng hóa đã góp phần không nhỏ thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp, hướngđến một ngành nông nghiệp không còn sự tham gia trực tiếp của con người vàoquá trình sản xuất Ứng dụng các loại cảm biến và hệ thống tự động hóa vào quátrình chăm sóc cây trồng không còn gì xa lạ mà ngày càng được ưa chuộng đểhướng đến một ngành nông nghiệp hoàn toàn tự động
Tuy nhiên, việc ứng dụng một hệ thống tự động vào việc chăm sóc và nuôi trồnghoa chưa phổ biến ở Việt Nam Chính vì những lý do đó, chúng em đã quyếtđịnh lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu hệ thống tưới hoa lan tự động sử dụng PLCS7 – 1200” để làm đề tài cho học phần: Đồ án tự động hóa trong Công Nghiệp
Vì kiến thức và thời gian hoàn thành báo cáo còn hạn hẹp nên kính mong thầythông cảm và bổ sung thêm những kiến thức em còn thiếu Em xin chân thànhcảm ơn thầy Nguyễn Đăng Khang đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đúng tiến độbáo cáo này!
THAY MẶT NHÓM THỰC HIỆN
3 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 4CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 – 300 CỦA SIEMENS
PLC viết tắt của Progammable Logic Control là thiết bị điều khiển logic khảtrình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua mộtngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số Trên
cơ sở phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật tin học, cụ thể là kỹ thuật máy tính, kỹthuật điều khiển lôgíc khả lập trình đã phát triển mạnh và ngày càng chiếm vaitrò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, không những thay thế cho kỹ thuậtđiều khiển bằng cơ cấu cam, kỹ thuật Rơle trước kia mà chiếm lĩnh nhiều chứcnăng phụ khác như chức năng chuẩn đoán v.v Kỹ thuật này điều khiển có hiệuquả với từng máy làm việc độc lập cũng như với các hệ thống máy sản xuất linhhoạt phức tạp khác Căn cứ theo lịch sử phát triển của kỹ thuật máy tính và cấutrúc chung của một bộ điều khiển khả trình PLC (dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý)chúng ta có thể thấy rằng kỹ thuật điều khiển sử dụng PLC ra đời vào khoảngnhững năm 1960 - 1970 Và từ đó kỹ thuật này đã từng bước phát triển và tiếpcận dần tới các nhu cầu công nghiệp Trong giai đoạn đầu thì các thiết bị khảtrình yêu cầu người sử dụng phải nắm vững kỹ thuật điện tử, phải có trình độcao như ngày nay thì các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổcập cao và đang dần được thay thế cho hệ thống điều khiển Rơle và các hệ thốngđiều khiển lôgíc cổ điển khác Ngày nay khi lĩnh vực điều khiển được mở rộngđến cả quá trình sản xuất phức tạp, đến các hệ thống điều khiển tổng thể với cácmạch vòng kín, đến các hệ thống xử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập trunghoá Hệ thống điều khiển lôgíc thông thường không thể thực hiện điều khiểntổng thể được Do vậy các bộ điều khiển khả lập trình hoặc điều khiển bằng máy
vi tính đã trở nên cần thiết và chúng ta sẽ gặp nhiều ứng dụng của các thiết bịnày trong các thiết bị sản xuất tự động cũng như những hệ thống điều khiển hiệnđại khác Đặc trưng của kỹ thuật PLC là việc sử dụng vi mạch để xử lý thôngtin Các ghép nối logic cần thiết trong quá trình điều khiển được xử lý bằng phầnmềm do người sử dụng lập nên và cài đặt vào Chính do đặc tính này mà người
4 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 5Khối vi xử lý trungtâm + Hệ điều hành
Bộ nhớ chương trình
Bộ đệm vào/ ra
Timer
Bộ đếm Bit cờ
Bus của PLC
Cổng ngắt và đếm tốc độ
cao
Cổng vào ra onboard
Quản lý ghép nối
ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
sử dụng có thể giải quyết nhiều bài toán về tự động hóa khác nhau trên cùng một
bộ điều khiển và hầu như không phải biến đổi gì ngoài việc nạp những chươngtrình khác nhau Với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành một bộđiều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tinvới môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính) Toàn bộchương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khốichương trình (khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu kỳ củavòng quét (scan) Để thực hiện một chương trình điều khiển tất nhiên PLC phảicó chức năng như một máy tính nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệđiều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và phải có các cổngvào ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin vớimôi trường xung quanh Bên cạnh đó để phục vụ bài toán điều khiển số, PLCcòn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như là bộ đếm (Counter),
bộ thời gian (Timer) và các khối hàm chuyên dụng
5 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 6o o o o o o o o o o o o
o o o o o o o o o o o o
Chân cắm vàoChân cắm raổ cáp nối với bên ngoài
Hình1.2: Cấu tạo PLC kiểu hộp đơn
Bộ nguồnBộ xử lý Các module vào/ra
Hình 1 4 Kiểu module
Hình 1.1: Nguyên lý chung về cấu trúc của PLC
1.1 Cấu tạo chung của PLC
1.1.1 Cấu tạo của PLC
PLC có hai kiểu cấu tạo cơ bản là: kiểu hộp đơn và kiểu modulle nối ghép:
- Kiểu hộp đơn thường dùng cho các PLC cỡ nhỏ và được cung cấp dướidạng
nguyên chiếc hoàn chỉnh gồm bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ và các giao diệnvào/ra Kiểu hộp đơn thường vẫn có khả năng ghép nối được với các modulengoài để mở rộng khả năng của PLC Kiểu hộp đơn như hình 1.2
- Kiểu module gồm các module riêng cho mỗi chức năng như modulenguồn, module xử lý trung tâm, module ghép nối, module vào/ra, module mờ,module PID các module được lắp trên các rãnh và được kết nối với nhau Kiểucấu tạo này có thể được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình với mọikích cỡ, có nhiều bộ chức năng khác nhau được gộp vào các module riêng biệt.Việc sử dụng các module tuỳ thuộc công dụng cụ thể Kết cấu này khá linh hoạt,cho phép mở rộng số lượng đầu nối vào/ra bằng cách bổ sung các module vào/rahoặc tăng cường bộ nhớ bằng cách tăng thêm các đơn vị nhớ (Hình 1.3)
6 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 7Bộ xử lý
Bộ nhớThiết bị lập trình
Hình 1.5: Sơ đồ khối tín hiệu vào/ra PLC
ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ
NỘI
1.1.2 Cấu hình phần cứng
Hệ thống PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ,
bộ nguồn, giao diện vào/ra và thiết bị lập trình Sơ đồ hệ thống như Hình 46
1.1.3 Giao diện vào/ra
Giao diện vào là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền
thông tin đến các thiết bị bên ngoài
7 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 8Tín hiệu vào có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến nhiệt độ, các tế bào quangđiện Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn dây công tắc tơ, các rơle, cácvan điện từ, các động cơ nhỏ Tín hiệu vào/ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệuliên tụctín hiệu logic Các tín hiệu vào/ra có thể thể hiện như hình 3-14
Các kênh vào/ra đã có các chức năng cách ly và điều hoá tín hiệu sao cho các
bộ cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cầnthêm mạch điện khác
Hình 1.6: Nguyên lý cách ly tín hiệu vào của PLC
8 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 9Hình 1.7: Nguyên lý cách ly tín hiệu ra
Tín hiệu vào thường được ghép cách điện (cách ly) nhờ linh kiện quang nhưhình 3-15 Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5V, 24V, 110V,220V Các PLC cơ nhỏ thường chỉ nhận tín hiệu 24V
Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiểu rơle như Hình 49a,cách ly kiểu quang như hình 49b Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch24v, 100mA; 110v, 1A một chiều; thậm chí 240v, 1A xoay chiều tuỳ loại PLC.Tuy nhiên, với PLC cỡ lớn dải tín hiệu ra có thể thay đổi bằng cách lựa chọncác module ra thích hợp
1.1.2 Các modul của PLC S7-300
PLC Step 7-300 thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất Đây là loại PLC
đa khối Thông thường dể tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đóphần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào đầu ra cũng như chủngloại tín hiệu vào ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bịcứng hoá về cấu hình Chúng được chia nhỏ thành các modul Số các modulđược sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán Song tối thiểu bao giờ cũngphải có một modul chính là modul CPU Còn modul còn lại là những modulnhận , truyền tín hiệu với đối tượng điêù khiển ác modul chức năng chuyên dụngnhư PID, điêù khiển động cơ Chúng được gọi chung lá modul mở rộng Tất cảcác modul được giá trên những thanh ray ( Rack )
9 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 10Hình 1.9: Hình khối mặt trước CPU 314
DC 5v FRCE RUN STOP
siemens
CPU 314
RUN-P RUN STOP MRES
Simatic S7 - 300
Ngoài ra còn có các loại modul CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổngtruyền thông thứ 2 có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán Tấtnhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm tiện dụngthích hợp cũng đã được cài trong hệ điêù hành Các loại modul CPU được phânbiệt với những modul CPU khác bằng thêm cụm từ DP trong tên gọi
Modul CPU 314:
10 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 11ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Trong đó:
1 Các đèn báo: + Đèn SF: báo lỗi CPU
+ Đèn BAF: Báo nguồn ắc qui
+ Đèn DC 5v: Báo nguồn 5v
+ Đèn RUN: Báo chế độ PLC đang làm việc.+ Đèn STOP: Báo PLC đang ở chế độ dừng
2 Công tắc chuyển đổi chế độ:
+ RUN-P: Chế độ vừa chạy vừa sửa chương trình.+ RUN: Đưa PLC vào chế độ làm việc
+ STOP: Để PLC ở chế độ nghỉ
+ MRES: Vị trí chỉ định chế độ xoá chương trình trongCPU (Muốn xoá chương trình thì giữ nút bấm về vị trí MRES để đèn STOPnhấp nháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả tay Làm lại nhanh một lần nữa(không để ý đèn STOP) nếu đèn vàng nháy nhiều lần là xong, nếu không thìphải làm lại)
1.1.2.2 Modul mở rộng
Các modul mở rộng được chia làm 5 loại chính:
1, PS ( Powe supply ) : Modul nguồn nuôi Có ba loại 2A, 5A và 10A
2, SM ( Signal module ) : Modul mở rộng cổng tín hiệu vào ra bao gồm :
- DI ( Digital input ) : Modul mở rộng các cổng vào số Số các cổng vào số
mở rộng có thể là 8 , 16 hoặc 32 tuỳ thuộc vào từng loại modul
11 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 12Nguồn CPU IM SM SM SM SM SM CP FM FM
Slot 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hình 1.10: Cấu hình một thanh rack của trạm PLC S7-300
- DO ( Digital output ) : Modul mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra số
mở rộng có thể là 8 , 16 hoặc 32 tuỳ thuộc vào từng loại modul
- DI/DO : Modul mở rộng các cổng vào ra số Số các cổng vào ra số mởrộng có thể là 8vào 8ra, 16vào 16ra tuỳ thuộc vào từng loại modul
- AI ( Analog input ) : Modul mở rộng các cổng vào ra tương tự về bản chấtchúng chính là những bộ chuyển đổi tương tự số 12 bít ( AD ) Tức là mỗi tínhiệu tương tự được chuyển thành một tín hiệu số nguyên có độ dài 12 bít Số cáccổng vào tương tự có thể là 2 , 4 hoặc 8 tuỳ từng loại modul
- AO ( Analog output ) : Modul mở rộng các cổng tương tự Về bản chấtchúng chính là những bộ chuyển đổi số 12 bít ( AD ) Số các cổng ra tương tự cóthể là 2 hoặc 4 tuỳ từng loại modul
- AI/AO : Modul mở rộng các cổng vào , ra tương tự số Số các cổng ratương tự có thể là 4vào 2 ra hoặc 4vào 4ra tuỳ theo từng loại modul
3, IM (Interfac modul): Modul ghép nối Đây là modul chuyên dụng có nhiệmvụ nối từng nhóm các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quảnlý chung bởi một modul CPU.Thông thường các modul mở rộng được gá liềnnhau trên một thanh đỡ gọi là rack Trên mỗi một rack chỉ có thể gá nhiều nhất 8modul mở rộng (Không kể modul CPU, modul nguồn nuôi ) Một modul CPUS7 -300 có thể làm việc trực tiếp được với nhiều nhất 4 racks và các racks nàyphải được nối với nhau bằng modul IM
4, FM ( Function modul ) : Modul có chức năng điêù khiển riêng ví dụ : modulđiêù khiển động cơ bước , modul điều khiển động cơ secvo , modul PID
5, CP (Comminiction modul): Modul phục vụ truyền thông trong mạng giữa cácPLC với nhau hoặc PLC với máy tính
12 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 13Slot 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hình 1.10: Cấu hình một thanh rack của trạm PLC S7-300
640 655
656 671
672 687
689 703
704 719
720 735
736 751
752 765
IM Nhận
IM Nhận
512 527
528 543
544 559
560 575
576 591
592 607
608 623
624 639
IM Nhận
384 399
400 415
416 431
432 447
448 463
464 479
480 495
496 511
CPU + Nguồn Nuôi
IM Gửi
256 271
272 287
288 303
304 319
320 335
336 351
352 367
368 383
Rack 3
Rack 2
Rack 1
Rack3 Rack2
IM Nhận
96.0
99.7
100.0 103.7
Rack1
ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
Xác định địa chỉ cho modul mở rộng
Một trạm PLC được hiểu là một modul CPU ghép nối cùng với các modul
mở rộng khác (modul DI, AI, DO, AO, CP, FM) trên những thanh rack (giá đỡ),trong đó việc truy cập của CPU vào các modul mở rộng được thực hiện thôngqua địa chỉ của chúng Một mudul CPU có khả năng quản lý được 4 thanh rackvới tối đa 8 Modul mở rộng trên mỗi thanh Tùy vào vị trí lắp đặt của modul mởrộng trên những thanh rack mà các modul có những địa chỉ khác :
Trang 14Hình 1.12 Quy tắc xác định địa chỉ cho các modul số
1.1.3 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ
Trang 15ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
5, DINT: Gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số nguyên từ -2147483648đến 2147483647
Là lệnh tạo trễ khoảng thời gian là 2 tiếng một phút và 5 miligiây
8, TOD: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây
Ví dụ:
L TOD#5: 45: 00
Là lệnh khai báo giá trị thời gian trong ngày 5 giờ 45 phút
9, DATE: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày
Ví dụ:
L DATE#1999 - 12 - 8
là lệnh khai báo ngày mùng 8 tháng 12 năm 1999
10, CHAR: Biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự)
15 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 16Ví dụ:
L 'ABCD '
L 'E'
1.1.3.2 Cấu trúc bộ nhớ CPU
Bộ nhớ của S7 – 300 được chia làm 3 vùng chính:
1, Vùng chứa chứa chương trình ứng dụng: Vùng nhớ chương trình đượcchia thành 3 miền:
a, OB ( Organisation block ) : Miền chứa chương trình tổ chức
b, FC ( Function ) : Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm cóbiến hình thức để trao đổi với chương trình đã gọi nó
c, FB (funtion block): miền chứa chương trình con,được tổ chức thành hàm
và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác.Các
dữ liệu này phải được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng(gọi là DB-Datablock)
2, Vùng chứa tham số của hệ điêù hành và chương trình ứng dụng , đượcphân chia thành 7 miền khác nhau :
a, I ( Process image input ) : Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số Trước khibắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầuvào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụngkhông đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào ra số mà chỉ lấy dữ liệu củacổng vào từ bộ đệm I
b, Q ( Process image output ) : Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số Kết thúcgiai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tớicác cổng ra số Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới cổng
ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ đệm
16 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 17ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
c, M : Miền các biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này đểlưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bít ( M) byte ( MB ) từ( M W) hay từ kép ( MD )
d, T : Miền nhớ phục vụ bộ thời gian ( Timer ) bao gồm việc lưu giữ giá trịthời gian đặt trước ( PV – preset value ) giá trị đếm của thời gian tức thời ( CV –Current value ) cũng như giá trị logic của bộ thời gian
e, C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm ( Counter ) bao gồm việc lưu giữ giá trị đặttrước ( PV ) , giá trị đếm tức thời ( CV ) và giá trị đầu ra của bộ đếm
f, PI: Miền địa chỉ cổng vào của các modul tương tự ( I/O External input ) Các giá trị tương tự tại cổng vào của modul tương tự sẽ được modul đọc vàchuyển tự động theo những địa chỉ Chương trình ứng dụng có thể truy cậpmiền nhớ PI theo từng byte ( PIB) từng từ ( PIW) hoặc theo từng từ kép (PID)
g, PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các modul tương tự (I/O External output ) Các giá trị theo những địa chỉ này sẽ được các modul tương tự chuyển các cổng
ra tương tự Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte( PQB ) từng từ ( PQW ) hoặc theo từng từ kép ( PQD )
3, Vùng nhớ các khối dữ liệu được chia làm hai loại :
a, DB ( Data block ): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối Kíchthước cũng như số lượng khối do người sử dụng quy định , phù hợp với từng bàitoán điêù khiển Chương trình có thể truy cập miền này theo từng bít ( DBX )byte ( DBB ) từng từ ( DBW ) hoặc từng từ kép ( DBD )
b, L ( Local data block ): Miền dữ liệu địa phương được các khối chươngtrình OB, FC, FB, tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữliệu của biến hình thức và những khối chương trình đã gọi nó Nội dung của một
số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xoá khi kết thúc chương trình ứng dụngtrong OB, FC, FB Miền này có thể được truy cập từ chương trình theo bít ( L)byte ( LB ) từ ( LW ) hoặc từ kép ( LD )
17 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 18Phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ khác nhau, bao gồm:
- Vùng nhớ chứa các thanh ghi
- Vùng System memory
- Vùng Load memory
- Vùng Work memory
Kích thước của các vùng nhớ này phụ thuộc vào chủng loại của từng modulCPU
+ Load memory: Là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng (do người sửdụng viết) bao gồm tất cả các khối chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khốichương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng ( SFC, SFB ) và các khối dữliệu DB Vùng nhớ này được tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU vàEFPROM ( nếu có ) Khi thực hiện động tác xoá bộ nhớ ( MRES ) toàn bộ cáckhối chương trình và các khối dữ liệu trong RAM sẽ bị xoá Cũng như vậy khichương trình hay khối dữ liệu được đổ ( down load ) từ thiết bị lập trình ( PG máy tính ) vào modul CPU chúng sẽ được ghi lên phần RAM của vùng nhớ loadmemory
+ Work memory: Là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khốichương trình ( OB, FC, SFC hoặc SFB ) đang được CPU thực hiện và phần bộnhớ cấp phát cho những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổitham trị với hệ điêù hành và các khối chương trình khác ( local block ).Tại mộtthời điểm nhất định vùng work memory chỉ chứa một khối chương trình Sau khikhối chương trình đó thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xoá nó khỏi wordmemory và nạp vào đó khối chương trình kế tiếp đến lượt được thực hiện
18 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 19ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIậ́N – ĐẠI HỌC CễNG NGHIậ́P HÀ
tự khụng có bộ đệm và như vậy mỗi lệnh truy cập modul tương tự ( đọc giữ cỏcgiỏ trị ) đều có tỏc dụng trực tiếp với cụ̉ng vật lý của modul
Bảng sau trỡnh bày chi tiết hơn về ý nghĩa cỏc vựng nhớ :
Tờn gọi Kớch thước
0.0 127.70.0 1270.0 1260.0 124
Đối với mỗi vòng quột hệ điờùhành sẽ ghi vào phần
nhỏ này cỏc giỏ trị được lấy từcụ̉ng vào số vật lý của modul mởrộng
Process-inmage
Output ( Q )
QQBQW
0.0 127.70.0 1270.0 126
Cuối mỗi vòng quột hệ điều hành sẽ đọc nội dung củamiền nhớ này và chuyển ra cụ̉ng
19 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
System memory
Bộ đệm ra số Q
Bộ đệm vào số I Timer T Counter C Vùng nhớ cờ M
- User program (RAM)
- User Program (EEPROM)
Accumulator ACCU1 ACCU2 Address register AR1
AR2 Data block register
DB (share)
DI (instance) Status word Status
Trang 200.0 255.70.0 2550.0 2540.0 252
Được sử dụng như một miền cácbiến cờ cho chương trình ứngdụng
Timer
( T )
CV và T- bít của Timer Đượctruy cập để sửa đổi bởi hệ điềuhành và chương trình ứng dụng.Counter
65535.70.0 655350.0 655340.0 65532
65535.70.0 655350.0 655340.0 65532
Là khối DB nhưng được mở bằng lệnh
65535.70.0 655350.0 655340.0 65532
Miền nhớ được cấp phát cho cáckhối OB, FC, FB
Mỗi khi khối này được gọi để thựchiện Miền nhớ này cũng sẽ đượcgiải
phóng khi thực hiện xong các khốiPeri pheral
input
( PI )
PIBPIWPID
0.0 655350.0 655340.0 65532
Chỉ có địa chỉ truy cập để đọc Không có phần bộ nhớ Peri pheral PQB 0.0 65535 Chỉ có địa chỉ truy cập để
20 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG
Trang 21ĐỒ ÁN HP 2 KHOA ĐIỆN – ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ
NỘI
output
(PQ )
PQWPQD
0.0 655340.0 65532
đọc Không có phần bộ nhớ thực sự
Trừ phần bộ nhớ EFPROM thuộc vùng Load memory và một phần RAM tựnuôi đặc biệt ( Von – voldtile ) dùng để lưu giữ tham số cấu hình trạm PLC nhưđịa chỉ trạm ( MPI address ) tên các modul mở rộng tất cả các phần bộ nhớ cònlại ở chế độ mặc định không có khả năng tự nhớ ( Non- rententive ) Khi mấtnguồn nuôi hoặc thực hiện công việc xóa bộ nhớ ( MRES ) toàn bộ nội dung bộnhớ ( Non- rententive ) sẽ bị mất Tuy nhiên ta có thể sử dụng phần mềm Step
7 để chuyển những khối DB chứa những dữ liệu quan trọng, cũng như các dữliệu của Timer , Counter vào phần bộ nhớ RAM tự nuôi khi mất điện
Bảng sau trình bày những dữ liệu có thể được chuyển vào phần bộ nhớ( Non- rententive ) của CPU 314 nhờ Step 7 :
Dữ liệu thuộc miền Phần có thể chuyển Mặc định của Step 7
Vùng nhớ cờ ( M ) 0 256 ( byte ) 16 ( Số các byte )
không cần phải toàn bộ DB
Trang 22Hình 1.14: Lập trình tuyến tínhToàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ Loại hìnhcấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán tự động nhỏ không phứctạp Khối được chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét và thực hiệncác lệnh trong nó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lạilệnh đầu tiên.
1.1.4.2 Lập trình có cấu trúc
Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng vàphần này nằm trong những khối chương trình khác nhau Loại cấu trúc này phùhợp với bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp PLC S7 – 300 có bốnloại khối cơ bản :
+ Loại khối OB ( organization block ): Khối tổ chức và quản lý chương trìnhđiều khiển Có nhiều loại khối OB với những chức năng khác nhau, chúng đượcphân biệt với nhau bằng một số nguyên đi sau nhóm kí tự OB ví dụ như OB1,OB35, OB8
+ Loại khối FC ( Program block ): Khối chương trình với những chức năngriêng giống như một chương trình con hoặc một hàm ( chương trình con có biếnhình thức ) Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối FC và các khối FCnày được phân biệt với nhau bằng các số nguyên sau nhóm ký tự FC
+ Loại khối FB ( Function block ): Là loại khối FC đặc biệt có khả năng traođổi một lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác Các khối dữ liệu nàyđược tổ chức thành khối dữ liệu riêng có tên gọi là Data block Một chương
22 GVHD: Th.S PHẠM VĂN HÙNG