Điều khiển và giám sát nhiệt độ sử dụng hệ thống SCADA của hãng SIEMENS

Đề tài này là một tìm hiểu về lý thuyết và mô hình một hệ thống nhỏ với các tính năng để có thể mở rộng đáp ứng yêu cầu thực tế với tiêu đề: “Điều khiển và giám sát nhiệt độ sử dụng hệ t

-

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG HỆ

THỐNG SCADA CỦA HÃNG SIEMENS

NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

MÃ SỐ:

NGUYỄN ĐỨC THẢO

Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN DUY HÙNG

HÀ NỘI 2009

1.1.1- Cơ sở chung và các phương pháp đo nhiệt độ 2

1.2- ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 9

1.2.2- Điều khiển tỷ lệ (P) 12

1.2.3- Điều khiển tích phân (I) – Tích phân tỷ lệ (PI) 13

1.2.4 Điều khiển vi phân(D) – Vi phân tỷ lệ (PD) 14

1.2.5 Điều khiển Vi phân – Tích phân – Tỷ lệ (PID) 15

1.3- MỘT SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG THỰC TẾ 17

2.1- ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÂU VI TÍCH PHÂN TỶ LỆ PID 18

2.2- ĐIỀU KHIỂN PID SỐ 18

2.3- THIẾT KẾ PID SỐ 20

2.4- PID TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 21

2.4.1- Cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ thay cảm biến nhiệt

2.4.3- Các phương pháp điều khiển nhiệt độ 22

3.2.2- So sánh PLC với hệ thống điều khiển trước 26

3.3- TỔNG QUAN VỀ HỆ PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS 27

3.4- THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN PID TRONG S7-200 38

CHƯƠNG 4: PHẦN MỀN WINCC VER 6.0 CỦA SIEMENS 44

4.3.2- Các thành phần cơ bản trong một Project của Wincc 48

4.4- MỘT SỐ TRÌNH SOẠN THẢO VÀ ĐỐI TƯỢNG CHUẨN

CỦA WINCC

51

4.4.1- Thiết kế đồ họa của Wincc (Graphic Disgner) 51

4.4.2- Hệ thống ghi chép và lưu trữ (Tag Logging) 52

5.1- CẤU TRÚC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 57

5.1.1- Sơ đồ khối kết nối hệ thống 57

5.1.2- Nguyên lý hoạt động của hệ thống 57

5.2- GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ, THÔNG SỐ VÀ CÔNG SUẤT 57

5.3.4- Nhóm lệnh điều khiển biến tần 68

5.5- MÔ HÌNH THỰC TẾ 71 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

LỜI MỞ ĐẦU

Các hệ thống điều khiển giám sát ở các nhà máy hiện tại ở các mức độ khác nhau cũng chính là những mô hình mạng truyền thông công nghiệp Phần lớn các hệ thống lớn được chuyển giao từ nước ngoài, việc khai thác, sửa đổi và bảo trì rất tốn kém và bị động

Để làm chủ trong việc thiết kế và khai thác các hệ thống mới ở mức độ nhỏ và vừa là trong tầm khả năng của các kĩ sư Việt Nam

Đề tài này là một tìm hiểu về lý thuyết và mô hình một hệ thống nhỏ với các tính năng để có thể mở rộng đáp ứng yêu cầu thực tế với tiêu đề:

“Điều khiển và giám sát nhiệt độ sử dụng hệ thống SCADA của hãng Siemens”

Nội dung đề tài yêu cầu tìm hiểu những phương pháp cơ bản đo nhiệt

độ, các phương pháp điều khiển nhiệt độ, thực hiện cụ thể trên PLC S7-200

và hệ thống SCADA của Siemens

Cuối cùng một mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ trong dải đặt trước và giám sát mô hình trên giao diện máy tính được thực hiện

Với mục đích như vậy, luận văn được tổ chức thành các nội dụng sau:

Mở đầu

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Giới thiệu về điều khiển PID

Chương 3: Bộ điều khiển lập trình PLC

Chương 4: Lập trình WinCC

Chương 5: Cài đặt thực tế bài toán

Kết luận và hướng phát triển

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Đo lường và điều khiển nhiệt độ có rất nhiều các ứng dụng trong thực

tế : lò sấy, ấp trứng, đảm bảo nhiệt độ trong quá trình ươm giống cây trồng

Vấn đề bao gồm 2 phần: đo nhiệt độ và điều khiển nhiệt độ:

1.1 Đo nhiệt độ

1.1.1 Các cơ sở chung và các phương pháp đo nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến đặc tính của vật chất nên trong các quá trình kỹ thuật cũng như trong đời sống hàng ngày rất hay gặp yêu cầu đo nhiệt độ Ngày nay hầu hết các quá trình sản xuất công nghiệp, các nhà máy đều có yêu cầu đo nhiệt độ

Tùy theo nhiệt độ đo có thể dùng các phương pháp khác nhau, thường các phương pháp dựa vào dải nhiệt độ cần đo Thông thường nhiệt độ đo được chia thành ba dải: nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao

Ở nhiệt độ trung bình và thấp: phương pháp thường đo là phương pháp tiếp xúc nghĩa là các chuyển đổi được đặt trực tiếp ở ngay môi trường cần đo Đối với nhiệt độ cao đo bằng phương pháp không tiếp xúc, dụng cụ đặt ở ngoài môi trường đo

1.1.2 Phương pháp đo tiếp xúc

Phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo thực hiện bằng cách đặt

dụng cụ đo tiếp xúc trực tiếp hoặc trong môi trường vật cần đo nhiệt độ

Đối với môi trường khí và nước: Nhiệt kế được đặt theo hướng ngược lại với dòng chảy

Với vật rắn khí: Đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ vật sang chuyển đổi và dễ gây tổn hao vật, nhất là với vật dẫn nhiệt kém Do vậy diện tích tiếp xúc giữa vật và nhiệt kế càng lớn càng tốt

Khi đo nhiệt độ của các chất ở dạng hạt (cát, đất ): cần phải cắm sâu nhiệt kế vào môi trường cần đo và thường dùng nhiệt điện trở có cáp nối ra ngoài

Phương pháp đo nhiệt độ trong công nghiệp thường được sử dụng là các nhiệt kế tiếp xúc Có hai loại nhiệt kế tiếp xúc:

- Nhiệt kế nhiệt điện trở

- Nhiệt kế nhiệt ngẫu

a Nhiệt kế nhiệt điện trở (Resistance Thermometer):

Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể tạo thành dây platin, đồng, niken, bán dẫn quấn trên một lõi cách điện đặt trong vỏ kim loại có đầu được nối ra ngoài Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể dùng mạch đo bất kỳ để đo điện trở nhưng thông thường được dùng mạch cầu không cân bằng, chỉ thị là lôgômmét từ điện hoặc cầu tự động cân bằng, trong đó một nhánh là nhiệt điện trở

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của nhiệt kế nhiệt điện trở sử dụng mạch cầu không cân bằng, chỉ thị là cơ cấu lôgômmét từ điện với sơ đồ này có khả năng loại trừ được sai số do điện áp nguồn cung cấp thay đổi

Ba nhánh của mạch cầu R1, R2 và R3 là các điện trở làm bằng manganin Nhánh thứ tư là điện trở nhiệt Rt, bốn nhánh điện trở được mắc Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của nhiệt kế điện trở sử dụng mạch cầu không

cân bằng, chỉ thị là cơ cấu lôgômmét từ điện

theo sơ đồ mạch cầu ba dây Trong sơ đồ, điện trở R4 dùng để chỉnh không của thang đo (chỉnh cho cầu cân bằng trước khi bắt đầu đo)

Điện trở Rp dùng bù với điện trở đường dây để đạt giá trị khắc độ (5Ω hoặc 15Ω) rt là điện trở bù nhiệt độ cho cơ cấu lôgômmét Khi hiệu chỉnh Rp người ta sử dụng điện trở RK (có giá trị bằng điện trở của nhiệt điện trở) RK được mắc vào nhánh cầu sau đó điều chỉnh điện trở Rp cho đến khi kim chỉ của lôgômmét dừng ở vị trí xác định trên thang thì dừng lại, RK được ngắn mạch khi đo

Nếu chọn R1 = R3, R0 = R0' = R (điện trở của khung dây lôgômmét) thì

tỉ số dòng điện chạy trong cuộn dây lôgômmét được xác định bằng công thức:

4 ' 1 2

1

4 1 '

1 2

1

2

1

.

) (

.

R R

R R R R

R R

R R R R

R R R R

R R I I

T T T T

tb

tb

∆

− + +

+ +

∆ + + +

=

Với: ∆RT - Sự thay đổi điện trở của nhiệt điện trở khi nhiệt độ lệch khỏi giá trị trung bình

RT’ = R0 + Rp + RTtb RTtb: điện trở của nhiệt điện trở với giá trị nhiệt độ trung bình đo được bằng dụng cụ

Từ phương trình trên thấy rằng tỉ số dòng điện phụ thuộc vào ∆RT và lôgômmét chỉ giá trị nhiệt độ cần đo

Trong các ngành công nghiệp hiện nay để đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở người ta thực hiện trên mạch cầu tự động tự ghi Phương pháp này có thể

đo nhiệt độ tại một điểm hoặc một số điểm nhờ cơ cấu chuyển mạch

b Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu (Thermocouples):

Phương pháp đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt ngẫu là một trong những phương pháp phổ biến và thuận lợi nhất

Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu như hình 1.2:

(1.1)

(1.2)

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu gồm hai dây hàn với nhau ở điểm 1 và luồn vào ống 2 để có thể đo được nhiệt độ cao Với nhiệt độ thấp hơn, vỏ nhiệt kế có thể làm bằng thép không rỉ Để cách điện giữa hai dây, một trong hai dây được lồng vào ống sứ nhỏ 3 Nếu vỏ làm bằng kim loại cả hai dây đều đặt vào ống sứ

Đầu ra của cặp nhiệt ngẫu được nối vào hộp đầu nối 4 Mạch đo của nhiết kế nhiệt ngẫu là miliVônmét hoặc điện thế kế điện trở nhỏ có giới hạn

đo từ 0 ÷ 100mV Nếu đo sức điện động nhiệt điện bằng miliVônmét sẽ gây sai số do nhiệt độ của mạch đo thay đổi Dòng điện chạy qua chỉ thị lúc đó là :

dc d

R

E I

+ +

=

Trong đó: E - Sức điện động; RT - điện trở cặp nhiệt ngẫu

Rd - điện trở đường dây; Rdc - điện trở của miliVônmét

Điện áp rơi trên miliVônmét là:

Hình 1.2 Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu

(1.3)

dc d T dc

T d

R R R

R E

R R E U

+ +

=

+

−

=

) (

Thường Rd + RT được hiệu chỉnh khoảng 5Ω, còn điện trở của miliVônmét lớn hơn nhiều lần (40 ÷50) lần Vì vậy sai số chủ yếu do điện trở của milivônmét Rdc thay đổi

Đo sức điện động bằng điện thế kế sẽ loại trừ được sai số trên do dòng điện tiêu thụ bằng không khi tiến hành phép đo

1.1.3 Phương pháp đo không tiếp xúc

Phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo thực hiện bằng cách đặt nhiệt kế không tiếp xúc trực tiếp với vật cần hoặc ngoài môi trường cần đo nhiệt độ

Phương pháp hỏa quang kế

Đây là phương pháp dựa trên định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối, tức là vật hấp thụ năng lượng theo mọi hướng với khả năng lớn nhất Bức xạ nhiệt của mọi vật thể có thể đặc trưng bằng một mật độ phổ Eλ nghĩa là số năng lượng bức xạ trong một đơn vị thời gian với một đơn vị diện tích của vật

và xảy ra trên một đơn vị của độ dài sóng

Quan hệ giữa mật độ phổ bức xạ của vật đen tuyệt đối với nhiệt độ và

độ dài sóng được biểu diễn bằng công thức:

1 ) (

2 5 1

0 = − ( T − 1 ) −

c

e C

Tùy theo đại lượng vào ta gọi dụng cụ đo theo phương pháp trên bằng tên gọi khác nhau như: hoả quang kế phát xạ, hoả quang kế cường độ sáng và hoả quang kế màu sắc

Hoả quang kế phát xạ:

Cấu tạo của hoả quang kế phát xạ bao gồm ống kim loại mỏng 1, phía cuối gắn gương lõm 3:

Hình 1.3: Đường cong Eλ0 = f(λ) với các nhiệt độ khác nhau

Hình 1.4 Cấu tạo của hoả quang kế phát xạ

Nguyên lý làm việc: Chùm tia phát xạ được gương lõm phản xạ hội tụ trên nhiệt điện trở 2 và đốt nóng nó Để tránh các tia phản xạ từ thành ống bên trong và nhiệt điện trở người ta gia công thêm những đường rãnh 5 Nhiệt điện trở được đặt trong hộp chắn 4

Để bảo vệ mặt trong của hoả quang kế phải sạch, phía đầu ống được gắn tấm kính thuỷ tinh hữu cơ trong suốt 6

Nhiệt điện trở được mắc vào một nhánh cầu tự cân bằng cung cấp từ nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz

Nhược điểm của tất cả các loại hoả quang kế phát xạ là đối tượng đo không phải là vật đen tuyệt đối do đó trong vật nóng có sự phát xạ nội tại và dòng phát xạ nhiệt đi qua bề mặt Nhiệt độ của đối tượng đo khi dùng hoả quang kế phát xạ Tt bao giờ cũng nhỏ hơn nhiệt độ lý thuyết tính toán TP Ví

dụ đối với thép sự khác nhau giữa TP và Tt đạt đến 1,7 0C

Hoả quang kế cường độ sáng

Cấu tạo của hoả quang kế cường độ sáng có bộ chắn quang học:

Nguyên lý làm việc của hoả quang kế cường độ sáng là so sánh cường

độ sáng của đối tượng đo nhiệt độ với cường độ sáng của nguồn sáng chuẩn trong dải phổ hẹp Nguồn sáng chuẩn là một bóng đèn sợi đốt vonfram sau khi đã được già hoá trong khoảng 100 giờ với nhiệt độ 20000C Sự phát sáng Hình 1.5 Cấu tạo của hỏa quang kế cường độ sáng có bộ chắn quang học

của đèn đã ổn định nếu sử dụng ở nhiệt độ từ 14000C ÷ 15000C Cường độ sáng có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi dòng đốt hoặc dùng bộ lọc ánh sáng

Trong trường hợp thay đổi dòng đốt, thang đo không đều ở cường độ sáng của sợi đốt tỉ lệ bậc năm với dòng đốt

Nếu thay đổi cường độ sáng bằng tấm chắn quang học hình cầu thì góc quay của nó tỉ lệ với cường độ sáng cần điều chỉnh

1.2 Điều khiển nhiệt độ

Điều khiển nhiệt độ chỉ là một lĩnh vực nhỏ bé trong điều khiển tự động, và cũng đã có nhiều công trình có hiệu quả cao như các lò nung trong công nghiệp, các lò nướng dân dụng, … đòi hỏi phải điều khiển sao cho nhiệt

độ bằng hoặc xấp xỉ nhiệt độ đặt để đáp ứng các điều kiện mà nhu cầu sản xuất đặt ra

Kỹ thuật điều khiển phát triển kéo theo sự tiến triển của các phương pháp điều khiển và sự ra đời của các bộ điều khiển nhiệt độ Tùy vào đối tượng và yêu cầu thực tế mà người ta lựa chọn ra các phương pháp điều khiển

và các bộ điều khiển thích hợp Hầu hết các phương pháp điều khiển và các

bộ điều khiển được thiết kế và chế tạo đều dựa vào độ sai lệch của giá trị đặt

và giá trị đo được để đưa ra quyết định điều khiển

Bộ điều khiển nhiệt độ (Temperature Controller) là một thiết bị đo lường được sử dụng để điều khiển nhiệt độ của một đối tượng tới giá trị mong muốn

Có 3 phương pháp điều khiển nhiệt độ thường dùng:

+ Điều khiển dựa trên sự giãn nở của thanh lưỡng kim

+ Điều khiển dựa trên sự giãn nở của chất lỏng

+ Điều khiển bằng bộ điều khiển điện tử

Tuy nhiên với 2 phương pháp đầu tiên cho kết quả chính xác không cao, giá thành rẻ, dễ chế tạo thường được ứng dụng trong thiết bị dân dụng nhiều hơn Ví dụ: Bàn là, tủ lạnh, …

Với phương pháp thứ 3 (bằng bộ điều khiển điện tử) tuy giá thành cao nhưng có độ chính xác cao, hỗ trợ nhiều đầu vào, đầu ra, được ứng dụng nhiều trong công nghiệp

Bộ điều khiển nhiệt dùng để điều khiển nhiều đối tượng nhiệt độ khác nhau, mỗi đối tượng lại có một đặc điểm nhất định do công nghệ yêu cầu, do

đó bộ điều khiển nhiệt độ cũng có nhiều phương pháp để đáp ứng yêu cầu đó Dưới đây là những phương pháp mà bộ điều khiển nhiệt độ thường dùng:

Hình 1.6: Mô hình điều khiển nhiệt độ băng bộ điều khiển điện tử

- Phương pháp điều khiển ON/OFF

- Phương pháp điều khiển tác động P (Proportional – Tỷ lệ)

- Phương pháp điều khiển tác động PI (Proportional Integral - Tỷ lệ tích phân)

- Phương pháp điều khiển tác động PD (Proportional Derivative - Tỷ lệ

vi phân)

- Phương pháp điều khiển tác động PID (Tỷ lệ-Tích phân-Vi phân)

1.2.1 Phương pháp điều khiển ON/OFF

Đây là phương pháp điều khiển có dạng đơn giản nhất, những bộ điều khiển dùng phương pháp này có giá thành khá rẻ, được ứng dụng cho những đối tượng không yêu cầu cao về chất lượng điều khiển Đặc tính điều khiển được mô tả như hình 1.7:

Nếu giá trị phản hồi thấp hơn giá trị đặt thì đầu ra bộ điều khiển sẽ được đưa lên mức ON, còn nếu giá trị đưa về cao hơn giá trị đặt thì đầu ra sẽ

là OFF Đầu ra sẽ luôn ON/OFF và dựa theo giá trị đặt để nhiệt độ điều khiển không đổi Khi đó công suất cấp cho sợi đốt cũng chỉ có 2 giá trị (nghĩa là 100% hoặc 0%) Cho nên bộ điều khiển tác động ON/OFF còn gọi là bộ điều khiển tác động 2 vị trí

Hình 1.7: Đặc tính điều khiển của phương pháp điều khiển ON/OFF

1.2.2 Điều khiển tỷ lệ (P)

Với điều khiển tỷ lệ, phần tử điều khiển sẽ đưa ra giá trị đầu ra tỷ lệ với giá trị đầu vào Nói một cách khác, giá trị đầu ra quan hệ tuyến tính với giá trị đầu vào Vậy giá trị đầu vào sẽ thay đổi trong một khoảng nào đó để giá trị

đầu ra thay đổi từ 0% đến 100%, khoảng đó gọi là dải tỷ lệ (proportional

band), và giá trị đặt (SV) nằm trong dải tỷ lệ đó

Trong lý thuyết nếu như nói đến điều chỉnh tỷ lệ là nói đến hệ số tỷ lệ

K, nhưng trong thực tế hầu hết các hệ thống người ta không sử dụng hệ số tỷ

lệ K mà dùng khái niệm dải tỷ lệ Công thức thể hiện mối liên hệ giữa K và

dải tỉ lệ (%P) là: K = 100/(%P)

Khi hoạt động, giá trị đầu vào thấp hơn và nằm ngoài dải tỷ lệ, đầu ra

điều khiển sẽ được ON 100% Nếu giá trị đầu vào nằm trong dải tỷ lệ, đầu ra điều khiển sẽ tăng hoặc giảm từ từ tuyến tính với độ sai lệch đầu vào Nếu độ sai lệch bằng 0 (đầu vào = SV) thì đầu ra điều khiển sẽ ON 50% Nếu giá trị

đầu vào cao hơn và nằm ngoài dải tỷ lệ, đầu ra sẽ OFF (ứng với giá trị 0%)

Hình 1.8: Đặc tính điều khiển của phương pháp điều khiển tỷ lệ

Vậy độ rộng dải tỷ lệ: PB = (400oC – 0oc)*5% = 20oC Do đó nếu nhiệt độ phản hồi thấp hơn 90oC thì đầu ra sẽ ON (100%), nhiệt độ phản hồi cao hơn 110oC đầu ra sẽ OFF hoàn toàn(0%), còn nhiệt độ phản hồi nằm trong dải tỷ lệ thì đầu ra điều khiển sẽ ON/OFF theo chu kỳ.

1.2.3 Điều khiển tích phân (I) – Tích phân tỷ lệ (PI)

Nếu như phương pháp điều chỉnh tỷ lệ để lại một độ sai lệch (offset) sau điều chỉnh là rất lớn Thì điều chỉnh tích phân (Integral Control) là phương pháp tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho độ sai lệch giảm tới 0 Do đó

điều chỉnh tích phân còn gọi là điều chỉnh lập lại ( reset control action) với bộ

điều chỉnh tích phân đầu ra bộ điều khiển luôn trễ một khoảng thời gian tỷ lệ

với sai lệch hiện tại Khoảng thời gian đó được gọi là thời gian tích phân, ký

hiệu Ti:

Trong đó: e: là độ sai lệch (e = PV-SV)

Ti: là thời gian tích phân

Khoảng thời gian tích phân Ti này cũng phụ thuộc vào giá trị sai lệch

trước đó Nếu như sai lệch trước đó quá lớn sẽ gây ra hiện tượng bão hòa tích

phân (reset windup) – nội dung này sẽ được trình bày chi tiết ở phần sau

Tuy nhiên điều chỉnh tích phân chỉ được nghiên cứu trên lý thuyết, trong thực tế không dùng độc lập mà được kết hợp với điều chỉnh tỷ lệ để loại

bỏ sai lệch(offset) của điều chỉnh tỷ lệ

Bộ điều khiển được kết hợp như vậy gọi là bộ điều khiển tỷ lệ - tích

phân (PI – proportional integral controller)

1.2.4 Điều khiển vi phân(D) – Vi phân tỷ lệ (PD)

Đầu ra bộ điều khiển vi phân D tỷ lệ với tốc độ thay đổi của giá trị đo

hoặc sai lệch Một số nhà sản xuất còn sử dụng thuật ngữ tốc độ (rate) hoặc

tác động trước (pre-act) để thay cho tác động vi phân (derivative action)

Việc điều khiển đầu ra được tính theo sự thay đổi của các sai lệch với thời gian:

Trong đó: Td – Thời gian vi phân

Hình 1.9: Đặc tính điều khiển của phương pháp tích phân (I) –

Tích phân tỷ lệ (PI)

Nếu như với bộ điều khiển P cho kết quả luôn tồn tại một sai lệch tĩnh,

bộ điều khiển PI khắc phục được sai lệch tĩnh nhưng lại làm chậm tốc độ đáp ứng của hệ thống Thì với bộ điều khiển vi phân PD, đặc điểm nối bật là có tính phản ứng nhanh với tốc độ thay đổi của đầu vào, sẽ phần nào làm tăng thêm tốc độ đáp ứng cho hệ thống

Tuy nhiên, các nhiễu tác động lên hệ thống thông thường có dạng tín hiệu “ồn trắng” và đặc điểm của nhiễu này là sự tác động nhanh và bất kỳ Khi một tín hiệu dạng ồn trắng tác động vào một hệ thống được tích hợp khâu

vi phân, đáp ứng của hệ thống có thể rất nhanh và gây ra độ quá điều chỉnh lớn, phá hủy kết cấu của cả hệ thống Do vậy, người dùng cần rất cẩn thận khi

sử dụng các khâu điều khiển vi phân trong hệ thống

1.2.5 Điều khiển Vi phân – Tích phân – Tỷ lệ (PID)

Bộ điều khiển PID gồm sự kếp hợp của 3 khâu điều khiển tỷ lệ (P), tích phân(I) và vi phân(D) nên nhược điểm của khâu này trong điều khiển được ưu điểm của khâu kia khắc phục Vì vậy nhiệt độ luôn được giữ ổn định bằng phẳng bởi khâu tỷ lệ, khâu tích phân tự động hiệu chỉnh độ sai lệch (offset) Hình 1.10: Đặc tính điều khiển của phương pháp Vi phân (D) –

Vi phân tỷ lệ (PD)

của khâu tỷ lệ, đồng thời khâu vi phân giúp bộ điều khiển PID phản ứng nhanh với nhiễu ngoài

Có thể nói bộ điều khiển PID cho chất lượng điều khiển tốt nhất, đáp ứng được những công nghệ đòi hỏi độ chính xác và ổn định cao, điều đó cũng đồng nghĩa giá thành của bộ điều khiển PID là khá cao Nhưng lý do khó khăn chính khi sử dụng bộ điều khiển PID là chọn bộ 3 tham số P, I, D rất phức tạp Do đó đòi hỏi người sử dụng phải có kiến thức và kinh nghiệm

trong vấn đề điều khiển đối tượng

Hình 1.11: Đặc tính điều khiển của phương pháp điều khiển PID

1.3 Một số bộ điều khiển nhiệt độ trong thực tế

* Tính năng kỹ thuật:

- Lắp bảng KT: 48x48

- Điều khiển: Profile, PID, ON/OFF

- Lập trình được 160 bước

- Chức năng điều khiển nóng, lạnh

- Truyền thông RS-485 (Modbus)

- Nguồn điện: 150~270VAC hoặc 24VDC/AC

- Ngõ ra: rơ le, 4~20mA, 0~10V, SSR

Bộ điều khiển nhiệt độ

Profile (Bậc thang):

Temp Controler

* Tính năng kỹ thuật:

- Kích thước : 48x96 (mm)

- Đầu vào đa dạng

- Kiểu điều khiển: PID hoặc ON/OFF Auto-tune

- Chức năng Ramp Soak

- Có chức năng điều khiển nóng / lạnh / cảnh báo

- Điện áp nguồn:85-270 VAC/DC hoặc 24VAC/DC ( Lựa chọn)

- Ngõ ra điều khiển: Relay,4-20mA, 0-10V,

Bộ điều khiển nhiệt độ

PID 110

* Tính năng kỹ thuật:

- Kích thước : 48x48 (mm)

- Đầu vào đa dạng

- Kiểu điều khiển: PID hoặc ON/OFF , tự động

dò tìm thông số PID

- Hai điểm Setpoints

- Ngõ ra điều khiển: Relay,SSR

Bộ điều khiển nhiệt độ

PID 500

CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN PID 2.1 Điều khiển bằng khâu vi tích phân tỷ lệ PID

Khâu hiệu chỉnh vi tích phân tỉ lệ (PID) kết hợp những ưu điểm của khâu PI và PD, có khả năng tăng độ dự trữ pha ở tần số cắt, khử chậm pha Sự

có mặt PID ở vòng hồi tiếp có thể dẫn đến sự dao động trong hệ thống điều khiển Các bộ hiệu chỉnh PID được ứng dụng nhiều trong công nghiệp dưới dạng thiết bị điều khiển hay thuật toán phần mềm Hàm truyền của bộ PID có dạng:

s

K s K K s

Với các giá trị KP ,KD, KI là các hằng số thực

Phương trình vi tích phân mô tả sự tương quan giữa tín hiệu ra u(t) với tín hiệu e(t) của bộ điều khiển PID là :

∫+ +

dt

t de K t e K t

Trong đó, e(t) là sai lệch trong hệ thống e(t) = r(t) – c(t) Với r(t) và c(t)

là tín hiệu vào và đáp ứng ra của hệ thống

Vấn đề thiết kế là cần xác định giá trị KP, KI, KD sao cho thoả mãn các yêu cầu về chất lượng

2.2 Phương pháp điều khiển PID số

Quá trình phân tích tín hiệu rời rạc

Trước tiên, tín hiệu của chúng ta là loại một chuổi xung, không phải là một hàm liên tục theo thời gian Vì vậy, ta thu nhận thông số của tín hiệu bằng phương pháp lượng tử hoá Phương pháp lượng tử hoá theo thời gian là phương pháp dùng cho tín hiệu có biên độ liên tục, thời gian rời rạc Hệ thống

xử lý tín hiệu loại này được gọi là hệ thống rời rạc, ví dụ như mạch tạo xung, điều chế xung… Nếu phép lượng tử hoá được tiến hành theo cả biên độ và thời gian thì kết quả nhận được là tín hiệu số Trong hệ thống số, thông số điều khiển-biên độ của các xung chỉ xuất hiện tại các điểm rời rạc cách đều

(2.1)

(2.2)

nhau đúng bằng chu kỳ lấy mẩu của tín hiệu Việc ổn định hệ thống càng trở nên phức tạp hơn so với hệ thống liên tục Do đó, đòi hỏi kỹ thuật phân tích

và thiết kế đặt biệt

Hệ thống điều khiển số được dùng ứng dụng nhiều và đa dạng do đưa máy tính số vào trong hệ thống điều khiển, sự cải tiến về giá cả và độ tin cậy vào máy tính số

Trong phần này, chúng ta sẽ phát triển những khái niệm về phân tích và thiết kế hệ thống liên tục cho hệ thống điều khiển số Chúng ta sẽ tập trung vào hệ thống điều khiển số, trong đó máy tính số được nối đến các khâu điều khiển và các hệ thống được điều khiển bởi các bộ biến đổi A/D, D/A Hệ thống này được minh hoạ ở hình 2.1 Như vậy, hệ thống bao gồm 2 loại tín hiệu : tín hiệu rời rạc [r(nT), e(nT), b(nT)] và tín hiệu tương tự [u(t), m(t), c(t)] và được định nghĩa là hệ thống dữ liệu được lấy mẫu (Sampled-Data System)

Có thể mô tả hoạt động lấy mẩu tốt nhất bằng cách xét một hàm liên tục e(t) Giả sử hàm này có thể lấy mẩu tại các thời điểm cách đều nhau một khoảng thời gian là T, như vậy có thể mô tả hàm đã được lấy mẩu bởi một chuổi các số sau:

e(0), e(T), e(2T)…e(nT) Chuổi này cho phép mô tả có giới hạn hàm e(t) nhất là giá trị của e(t) tại các thời điểm 0, T, 2T, …, nT Giá trị của e(t) tại các thời điểm khác chỉ có thể được lấy gần đúng bằng phương pháp nội suy

Digital

Computer D/A

Khâu điều khiển G1(s)

A/D

Khâu điều khiển G2(s)

Hình 2.1: Hệ thống điều khiển số

Type of Transform Example Signal

Fourier Transform

signals that are continious and aperadie

Fourier Series

signals that are continious and periodie

Discrete Time Fourier Transform

signals that are discrete and aperiodie

Discrete Fourier Transform

signals that are discrete and periodie

Trên thực tế, vì khâu điều khiển và hệ thống điều khiển là tương tự, nên

dữ liệu rời rạc sau khi lấy mẫu phải được xây dựng lại thành dạng liên tục trong suốt thời gian giữa những lần lấy mẫu

Trong phần sau, sẽ cho chúng ta khái niệm cơ bản và các đặc tính của

hệ thống dữ liệu đã được lấy mẫu, minh hoạ kỹ thuật phân tích và thiết kế hệ thống Phân tích độ ổn định của hệ thống, khâu ngoại suy dữ liệu cũng được

đề cập Để biểu diễn biến số của hệ thống điều khiển, chúng ta sữ dụng phương pháp biến đổi mới : phương pháp biến đổi z Việc sử dụng phương pháp biến đổi Laplace gặp nhiều trở ngại vì chúng ta đang dùng phương trình sai phân thay cho việc thiết kế các hệ thống điều khiển dữ liệu đã được lấy mẫu

2.3 Thiết kế PID số

Ở mục này, ta sẽ phân tích kỹ thuật thiết kế theo phương pháp đáp ứng tần số, xem xét bộ điều khiển sớm trể pha theo quan điểm khác trước Bộ điều

khiển này được gọi là PID (Proportional Integral Derivative), bộ điều khiển vi tích phân tỷ lệ

Hàm truyền của bộ điều khiển vi tích phân tỷ lệ PID cho bởi:

S

K S K K S

Trong biểu thức này, KP là độ lợi của khâu tỷ lệ, KI là độ lợi của khâu tích phân còn KD là độ lợi khâu vi phân

Đầu tiên, xem xét đến bộ điều khiển PI (tính phân tỷ lệ) Hàm truyền đạt là :

S S

S K

S

K S K S

K K S

P

) 1

(

) (

0

S

S K

S K K S

Với S/S0 = Kp/Kd

Mục đích của bộ điều khiển PD này là cải tiến sự ổn định của hệ thống, tăng băng thông hệ thống vòng kín để tăng tốc độ đáp ứng Tác dụng của bộ điều khiển PD tại tần số cao ngược với tác dụng của bộ PI tại tần số thấp

2.4 PID trong hệ thống điều khiển nhiệt độ

2.4.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ thay cảm biến nhiệt bằng biến trở:

Trong sơ đồ này thực hiện thay đổi nhiệt độ bằng cách điều chỉnh biến trở

(2.3)

(2.4)

(2.5)

2.4.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt:

Bộ điều khiển gồm cảm biến nhiệt độ sử dụng cảm biến nhiệt PT100 có điện áp ra thay đổi theo thời gian để theo dõi thay đổi nhiệt độ của động cơ khi tốc độ động cơ thay đổi

Với bộ điều khiển này, trong đồ án chọn nguyên tắc điều chế độ rộng xung, đảm bảo cung cấp công suất cho động cơ tỉ lệ với tín hiệu điều khiển tương ứng với hàm truyền là hệ số khuếch đại

2.4.3 Các phương pháp điều khiển nhiệt độ

Điều khiển On-Off

Hệ thống điều khiển nhiệt độ ở trên trở thành:

Biến tần

Biến trở

Biến tần

Cảm biến nhiệ độ

Động

cơ

Hình 2.3: Cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt độ có hồi tiếp

KP

HCe

n độ

θ là nhiệt độ đặt

Chất lượng hệ thống như vậy sẽ phụ thuộc vào thông số của sơ đồ hiệu chỉnh Một trong những nguyên lý thường dùng là PID (vi tích phân tỉ lệ) Phương pháp điều khiển công suất được dùng là điều rộng xung Tải sẽ nhận công suất trong khoảng Ton của chu kỳ T không đổi Công suất trên tải

có thể điều khiển được bằng cách thay đổi độ rộng xung tương đối A:

T

T

A= n Và công suất cung cấp cho tải P = A*Pmax

Pmax: công suất cực đại ứng với trường hợp A=1

* Thuật toán hiệu chỉnh PID

Hàm truyền liên tục PID có dạng:

s K s

K K s e

s u s

) (

) ( )

Trong đó u: ngõ ra, e ngõ vào của bộ hiệu chỉnh

Thuật toán PID có thể nhận được khi sai phân hàm truyền trên, tương ứng phương trình vi tích phân sau:

K t u dt

t de K dt t e K t e

K P ( ) + I.∫ ( ) + d. ()= ( ).

* Khâu vi phân(dùng định nghĩa sai phân):

[ ] [ 1]) (

) ( = e n −e n−

T

K dt

t de

T dt t e

1

) 1 ( ) ( 2 )

Suy ra:

=

− + +

−

− +

n

u

1

) 1 ( ) ( 2 ) 1 (

e A n e A n

e A n e A n

K K

K

2

CHƯƠNG 3: BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

3.1 Đặc điểm bộ điều khiển logic khả trình (PLC_Programmable Logic Controller)

- Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động

- Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được

- Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình

3.2 Các thành phần cơ bản của PLC

Các thành phần của một PLC thường có các modul phần cứng sau:

1 Modul nguồn

2 Modul đơn vị xử lý trung tâm

3 Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu

4 Modul đầu vào

5 Modul đầu ra

6 Modul phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ)

7 Modul chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng)

3.2.1 PLC hay PC

Để thực hiện một chương trình điều khiển số thì yêu cầu PLC phải có tính năng như một máy tính (PC)

- CPU (đơn vị xử lý trung tâm)

- Bộ nhớ chính (RAM, EEPROM, EPROM ), bộ nhớ mở rộng

- Hệ điều hành

- Port vào/ra (giao tiếp trực tiếp với thiết bị điều khiển)

- Port truyền thông (trao đổi thông tin với môi trường xung quanh)

- Các khối chức năng đặc biệt như: Timer, Counter, các khối chuyên dụng khác

3.2.2 So sánh PLC với hệ thống điều khiển khác

PLC có ưu điểm vượt trội so với các hệ thống điều khiển cổ điển như rơle, mạch tổ hợp điện tử, IC số

Thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình

Bộ điều khiển số nhỏ gọn

Dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh như: TD (text display), OP (operation), PC, PG hay mạng truyền thông công nghiệp, kể cả mạng internet

Hình 3.1 Mô hình tổng quát của một PLC

Thực hiện chương trình liên tục theo vòng quét

3.3 Tổng quan về họ PLC S7-200 của hãng Siemens

Có hai series: 21x (loại cũ không còn sản xuất nữa) và 22x (loại mới)

Về mặt tính năng thì loại mới có ưu điểm hơn nhiều Bao gồm các loại CPU sau: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM trong đó CPU 224XP có hỗ trợ analog 2I/1O onboard và 2 port truyền thông

Đèn RUN-màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình

Đèn STOP-màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng chương trình đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ off)

Đèn SF-màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành Ở đây cần phân biệt rõ lỗi hệ thống với lỗi chương trình người dùng khi lỗi chương trình người dùng thì CPU không thể nhận biết được vì trước khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm vụ kiểm tra trước khi dịch sang mã máy

- Đèn Ix.x- màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số

- Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu ra số

- Port truyền thông nối tiếp: RS485 protocol, 9 chân sử dụng cho việc phối ghép với PC, PG, TD200, TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công nghiệp

Nguồn cấp

Cổng cho các modul mở rộng Các cổng ra

Các cổng vào

Cổng giao diện

lập trình DC 24V/180 mA Đầu ra sensor

Vít chỉnh định tương tự

Công tắc chọn chế độ

Hình 3.3 Cấu trúc CPU S7-200 module

Tốc độ truyền-nhận dữ liệu theo kiểu PPI ở tốc độ chuẩn là 9600 baud Tốc độ truyền-nhận dữ liệu theo kiểu Freeport là 300÷38400 baud

Công tắc chọn chế độ TERM: cho phép người vận hành chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa, ngoài ra ở chế độ này được dùng để download chương trình người dùng

c Vít chỉnh định tương tự

Mỗi CPU có từ 1 đến 2 vít chỉnh định tương tự, có thể xoay được một góc 270o, dùng để thay đổi giá trị của biến sử dụng trong chương trình

d Pin và nguồn nuôi bộ nhớ

Sử dụng tụ vạn năng và pin Khi năng lượng của tụ bị cạn kiệt PLC sẽ

tự động chuyển sang sử dụng năng lượng từ pin

3.3.1.2 Giao tiếp với thiết bị ngoại vi

a) Thiết bị lập trình loại PGxx được trang bị sẵn phần mềm lập trình, chỉ lập trình được với ngôn ngữ STL

b) Máy tính PC trên đó có cài đặt phần mềm Step7 Micro/Win 32 hoặc Step7 Micro/Dos Hiện nay hầu hết sử dụng Step7 Micro/Win 32 version 3.0, 3.2, 4.0, cho phép người lập trình có thể xem được giá trị, trạng thái cũng như đồ thị của các biến

c) Giao tiếp với mạng công nghiệp

- Nếu là mạng PPI thì chỉ cần đầu nối và nối trực tiếp vào Port truyền thông của CPU

- Nếu là mạng Profibus – DP phải có thêm modul EM 277

- Nếu là mạng Ethernet hoặc Internet phải có thêm modul CP 243-1/CP 243-1IT

- Nếu là mạng AS-I phải có thêm modul CP 243-2

- Ngoài ra còn có thêm TD200 (Text Display) dùng để hiển thị và thông báo bằng text, có thể điều chỉnh trực tiếp giá trị của biến trong chương trình người dụng, đóng vai trò như một panel vận hành

- TP070 loại này là Touch panel, được thiết kế đặc biệt cho S7-200, có chức năng như HMI (Human Mechanical Interface)

- Vùng nhớ chương trình: Là miền bộ nhớ được dùng để lưu giữ các lệnh chương trình Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được

- Vùng nhớ tham số: Là miền lưu giữ các tham số như từ khoá, địa chỉ trạm cũng giống như vùng chương trình, vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được

- Vùng dữ liệu: Được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình,

bộ đệm truyền thông

- Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng Vùng này không thuộc kiểu non-valatile nhưng đọc/ghi được

b Vùng nhớ dữ liệu và đối tượng và cách truy cập

- Vùng nhớ dữ liệu: Là vùng nhớ động, nó có thể truy cập theo từng

bit, byte, từ đơn (word), từ kép (double wourd) và cũng có thể truy nhập được với mảng dữ liệu Được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ

Hình 3.5 Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200

- Vùng đối tượng: Được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng

lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của Counter hay Timer Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của Counter, Timer, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi AC (Accumulator)

- Vùng nhớ dữ liệu và đối tượng: Được chia ra nhiều miền nhớ nhỏ

với những ứng dụng khác nhau Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu của tên tiếng Anh

- Truy nhập theo bit:

Viết: tên miền (+) địa chỉ byte (+).(+) chỉ số bit (từ 0÷7)

Đọc: ngược lại

Ví dụ: V12.7 bit 7 của byte 12 trong vùng nhớ V

M8.2 bit 2 của byte 8 trong vùng nhớ M

- Truy nhập theo byte:

Viết: tên miền (+)B(+) địa chỉ của byte trong miền

Đọc: ngược lại,

Ví dụ: VB32 byte 32 trong vùng nhớ V

- Truy nhập theo Word (từ đơn):

Viết: tên miền (+)W(+) địa chỉ byte cao của từ trong miền

Đọc: ngược lại,

- Truy nhập theo double Word (từ kép):

Viết: tên miền (+)D(+) điạ chỉ byte cao của từ cao trong miền

Đọc: ngược lại,

- Truy nhập con trỏ địa chỉ:

&địa chỉ byte (cao) là toán hạng lấy địa chỉ của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ vào

Ví dụ: AC1=&VB10, thanh ghi AC1 chứa địa chỉ của byte 10 thuộc vùng nhớ V

VD100=&VW110, từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao (VB110) của

từ đơn VW110

AC2=&VD150, thanh ghi AC2 chứa địa chỉ của byte cao (VB150) của

từ kép VD150

- Truy nhập con trỏ dữ liệu:

Con trỏ dữ liệu là toán hạng lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ vào Ví dụ như đối với phép gán địa chỉ trên thì:

AC1=VB10, lấy nội dung của byte VB10

VD100=VW110, lấy nội dung của từ đơn VW110

AC1=VD150, lấy nội dung của từ kép VD150

Phép gán địa chỉ và sử dụng con trỏ như trên cũng có tác dụng với những thanh ghi 16 bit của Timer, Counter thuộc vùng đối tượng hay các vùng nhớ I, Q, V, M, AI, AQ, SM

3.3.3 Mở rộng cổng vào/ra

Số module mở rộng tuỳ thuộc vào từng loại CPU Cách mắc nối các module mở rộng được mắc nối tiếp (theo một móc xích) về phía bên phải của module CPU

Các module số hoặc tương tự đều chiếm chỗ trên bộ đệm vào/ra tương ứng với đầu vào/ra của module

3.3.4 Lập trình của S7-200

a Phương pháp lập trình

S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình Chương trình bao gồm một tập dãy các lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập trình cuối cùng trong một vòng Một vòng như vậy được gọi là vòng quét (scan)

Một vòng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình Scan cycle kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp

Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các

giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý Khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức thì hệ

thống sẽ cho dừng mọi công việc khác ngay cả chương trình xử lí ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào ra

Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình Chương trình xử lí ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét

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

Giai đoạn 1: nhập

dữ liệu từ ngoại vi

Giai đoạn 4: chuyển

dữ liệu ra ngoại vi

Giai đoạn 3: truyền thông

nội bộ và tự kiểm tra lỗi hiện chương trình Giai đoạn 2: thực

Hình 3.6 Vòng quét chương trình