Giáo trình PLC nâng cao- Phần 1

UBND TỈNH NAM ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH ThS Trần Đức Nghị (Chủ biên) ThS Trần Đức Nghị ( Chỉnh sửa) GIÁO TRÌNH PLC NÂNG CAO (Dùng cho hệ cao đẳng nghề Điện công nghiệp) (chỉnh sửa lần 2) NĂM 2014 Giáo trình PLC nâng cao BÀI 1: VỊ TRÍ, ỨNG DỤNG, TẬP LỆNH CỦA PLC S7 3OO TRONG CƠN NGHIỆP * MỤC ĐÍCH U CẦU Mục đích Trang bị cho người đọc kiến thức phần cứng PLC, cách cài đặt phần cứng PLC, phương pháp lập trình PLC Từ người đọc có khả ứng dụng vào thiết kế hệ thống điều khiển tự động ứng dụng PLC S7 – 300 Yêu cầu - Hiểu phần cứng PLC S7 – 300 - Biết cách cài đặt phần cứng PLC S7 – 300 - Lập trình PLC để điều khiển hệ thống theo yêu cầu 1.1.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC HỌ S7- 300 1.1.CÁC TÍNH NĂNG CỦA PLC S7-300 Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho ứng dụng phạm vi trung bình • Có nhiều loại CPU • Có nhiều Module mở rộng • Có thể mở rộng đến 32 Module • Các Bus nối tích hợp phía sau Module • Có thể nối mạng Multipoint Interface (MPI), Profibus Industrial Ethernet • Thiết bị lập trình trung tâm truy cập đến Module • Khơng hạn chế rãnh • Cài đặt cấu hình thơng số với cơng cụ trợ giúp “HW-Config Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình PLC nâng cao 1.2.CÁC MODULE CỦA PLC S7-300 Hình 1.1: Các mơ đun PLC S7 – 300 Module CPU Module CPU module chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, định thì, đếm, cổng truyền thơng (RS 485) … cịn có vài cổng vào/ra số Các cổng vào/ra số có module CPU gọi cổng vào/ra onboard CPU 314IFM.Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác Nói chung chúng đặt tên theo vi xử lý có module CPU312, module CPU314, module CPU315… Những module sử dụng loại vi xử lý, khác cổng vào/raonboard khối hàm đặc biệt tích hợp sẵn thư viện hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cổng vào/ra onboard phân biệt với tên gọi cách thêm cụm chữ IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ module CPU313IFM, module CPU314IFM… Ngồi ra, cịn có loại module CPU với hai cổng truyền thơng, cổng truyền thơng thứ hai có chức phục vụ việc nối mạng Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình PLC nâng cao phân tán mạng PROFIBUS (PROcess FIeld BUS) Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai phần mềm tiện dụng thích hợp cài sẵn hệ điều hành Các loại module CPU phân biệt với loại module CPU khác cách thêm cụm từ DP (Distributed Port) Ví dụ module CPU315-2DP.Tham khảo hình dưới: Hình 1.2 Cổng giao tiếp PLC Các loại module mở rộng: - PS (Power Supply): Module nguồn ni, có loại 2A, 5A 10A - SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, gồm có: • DI (Digital Input): Module mở rộng cổng vào số với số lượng cổng cóthể 8, 16 32 tùy theo loại module Gồm 24VDC 120/230V AC • DO (Digital Output): Module mở rộng cổng số với số lượng cổng 8, 16 32 tùy theo loại module Gồm 24VDC ngắt điện từ DI/DO (Digital Input/Digital Out): Module mở rộng cổng vào/ra số với số lượng cổng vào/8 16 vào/16 tùy theo loại module • AI (Anolog Input): Module mở rộng cổng vào tương tự Về chất chúng chuyển đổi tương tự số 12 bits (AD), tức tín hiệu tương tự chuyển đổi thành tín hiệu số (ngun) có độ dài 12 Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình PLC nâng cao bits Số cổng vào tương tự 2, tùy theo loại module Tín hiệu vào áp, dịng, điện trở • AO (Anolog Output): Module mở rộng cổng tương tự Chúng chuyển đổi số tương tự 12 bits (DA) Số cổng tương tự 2, tùy theo loại module Tín hiệu áp dịng • AI/AO (Analog Input/Analog Output): Module mở rộng cổng vào/ra tương tự Số cổng tương tự vào/2 vào/4 tùy theo loại module - IM (Interface Module): Module ghép nối Đây loại module chuyên dụng có nhiệm vụ nối nhóm module mở rộng lại với thành khối quản lý chung module CPU Thông thường module mở rộng gá liền với đỡ gọi rack Trên rack gá tối đa module mở rộng (không kể module CPU, nguồn nuôi) Một module CPU S7-300 làm việc trực tiếp với nhiều racks racks phải nối với module IM Hình 1.3:Sơ đồ phân bố racks - FM (Function Module): Module có chức điều khiển riêng, ví dụ module điều khiển động servo, module điều khiển động bước, module PID, module điều khiển vịng kín, Module đếm, định vị, điều khiển hồi tiếp … Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình PLC nâng cao - CP (Communication Module): Module phục vụ truyền thông mạng (MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet) PLC với PLC với máy tính Hình sau cấu hình đầy đủ Rack sơ đồ kết nối nhiều Rack: Hình 1.4: Vị trí lắp đặt mơ đun Cấu hình rack PLC S7-300 Hình 1.5: Cấu trúc rack Cấu hình tổng quát PLC S7-300 với rack nối với nhờ module IM cáp nối 368 Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình PLC nâng cao 1.3.Cấu trúc nhớ CPU Chia vùng nhớ CPU Bộ nhớ S7-300 chia thành vùng a, Vùng chứa chương trình ứng dụng Vùng nhớ chương trình chia thành miền OB (Organisation Block): Miền chứa chương trình tổ chức FC (Function): Miền chứa chương trình tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi liệu với chương trình gọi FB (Function Block): Miền chứa chương trình con, tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác Các liệu phải xây dựng thành khối liệu riêng (gọi DB-Data Block) - Vùng chứa tham số hệ điều hành chương trình ứng dụng, phân chia thành miền khác gồm I (Process image Input): Miền điệm liệu cổng vào số Trước bắt đầu thực chương trình, PLC đọc giá trị logic tất cổng đầu vào cất giữ chúng vùng nhớ I Thơng thường chương trình ứng dụng khơng đọc trực tiếp trạng thái logic cổng vào số mà lấy liệu cổng vào từ đệm I Q (Process image output): Miền điệm liệu cổng số Kết thúc giai đọan thực chương trình, PLC chuyển giá trị logic đệm Q tới cổng số Thơng thường chương trình ứng dụng không trực tiếp gán giá trị tới cổng mà chuyển vào đệm Q M: Miền biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ để lưu giữ tham số cần thiết truy cập theo bit (M), Byte (MB), từ (MW), hay từ kép (MD) T: Miền nhớ phục vụ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu trữ giá trị thời gian đặt trước (PV- preset value), giá trị đếm thời gian tức thời (CVCurrent value) nhưm giá trị logic đầu timer C: Miền nhớ phục vụ đếm (counter) bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt trước (PV- preset value), giá trị đếm tức thời (CV-Current value) giá trị logic đầu counter PI: Miền địa cổng vào module tương tự (I/O external input) Các giá trị tương tự cổng vào module tương tự module đọc Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình PLC nâng cao chuyển tự động theo địa Chương trình ứng dụng truy cập miền nhớ PI theo byte (PIB), từ (PIW) theo từ kép (PID) PQ: Miền địa cổng module tương tự (I/O external 0utput) Các giá trị theo địa module đọc chuyển tới cổng tương tự Chương trình ứng dụng truy cập miền nhớ PQ theo byte (PQB), từ (PQW) theo từ kép (PQD) b, Vùng chứa khối liệu, chia làm loại DB (Data block): Miền chứa liệu tổ chức thành khối Kích thước số lượng khối người sử dụng quy định, phù hợp với tốn điều khiển Chương trình truy cập miền theo bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW) từ kép (DBD) L (Local data block): Miền liệu địa phương, khối chương trình OB, FC, FB tổ chức sử dụng cho biến nháp tức thời trao đổi liệu biến hình thức với khối chương trình gọi Nội dung số liệu miền nhớ bị xố kết thúc chương trình tương ứng OB, FC, FB Miền truy nhập từ chương trình theo bit (L), byte (LB), từ (LW) từ kép (LD) - Những khối OB đặt biệt OB10: Time of day Interrupt OB20: Time delay Interrupt Hardware Interruptdieukhientudong.net OB 81: Powersuply fault OB 100: Start Up information Cách truy cập địa Địa ô nhớ Step7-300 gồm hai phần: phần chữ phần số - Phần chữ vị trí kích thước ô nhớ Chúng là: M: Chỉ ô nhớ miền biến cờ có kích thước bit MB: Chỉ nhớ miền biến cờ có kích thước byte (8bit) MW: Chỉ nhớ miền biến cờ có kích thước byte (16bit) MD: Chỉ nhớ miền biến cờ có kích thước byte (32 bit) : Chỉ nhớ miền đệm cổng vào số có kích thước bit IB: Chỉ ô nhớ miền đệm cổng vào số có kích thước byte IW: Chỉ ô nhớ miền đệm cổng vào số có kích thước từ ID: Chỉ nhớ miền đệm cổng vào số có kích thước từ kép Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình PLC nâng cao Q: Chỉ ô nhớ miền đệm cổng số có kích thước bit QB: Chỉ nhớ miền đệm cổng số có kích thước byte QW: Chỉ ô nhớ miền đệm cổng số có kích thước từ QD: Chỉ nhớ miền đệm cổng số có kích thước từ kép PIB: Chỉ nhớ có kích thước byte thuộc vùng peripheral input PIW: Chỉ ô nhớ có kích thước byte thuộc vùng peripheral input PID: Chỉ nhớ có kích thước từ thuộc vùng peripheral input PQB: Chỉ nhớ có kích thước byte thuộc vùng peripheral output PQW: Chỉ nhớ có kích thước byte thuộc vùng peripheral output PQD: Chỉ nhớ có kích thước từ thuộc vùng peripheral output - Phần số Chỉ địa byte bit miền nhớ xác định Nếu ô nhớ xác định thông qua phần chữ có kích thước bit phần số gồm địa byte số thứ tự bit byte tách với dấu chấm Ví dụ I 1.3 Chỉ bit thứ byte miền nhớ đệm cổng vào số M 101.5 Chỉ bit thứ byte 101 miền biến cờ M Q 4.5 Chỉ bit thứ byte miền nhớ đệm cổng số Trong trường hợp ô nhớ xác định byte, từ từ kép phần số địa byte mảng byte nhớ Ví dụ Phần chữ Phần số Phần chữ Phần số MB15 Chỉ nhớ có kích thước byte (byte 15) miền biến cờ M MW 18 Chỉ nhớ có kích thước từ gồm byte 18 19 miền biến cờ M MD105 Chỉ nhớ có kích thước từ kép gồm byte 105, 106, 107 108 miền biến cờ M Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định Giáo trình PLC nâng cao 1.4 TẬP LỆNH 1.4.1.Các lệnh vào OUTPUT: Sao chép nội dung bit ngăn xếp vào bit địnhtrong lệnh Nội dung ngăn xếp không thay đổi CÁC LỆNH GHI / XOÁ GIÁ TRỊ CHO TIẾP ĐIỂM SET ( S ) RESET ( R ) Ví dụ mơ tả lệnh vào S, R : Khoa điện – điện tử 10 Trường Cao đẳng nghề Nam Định ... Phần số MB15 Chỉ nhớ có kích thước byte (byte 15 ) miền biến cờ M MW 18 Chỉ nhớ có kích thước từ gồm byte 18 19 miền biến cờ M MD105 Chỉ nhớ có kích thước từ kép gồm byte 10 5, 10 6, 10 7 10 8 miền... I1 .1 lên kích) tức thẻ có số 13 469 Khi chèn thẻ vào, nhấn nút OK, mã mở cửa (Q1.0) 5s đóng lại, sai bật đèn báo lỗi (Q1 .1) Viết chương trình để hệ thống nhận dạng loại thẻ sau: 12 579, 23679, 13 689... PLC S7 – 300 - Lập trình PLC để điều khiển hệ thống theo yêu cầu 1. 1.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC HỌ S7- 300 1. 1.CÁC TÍNH NĂNG CỦA PLC S7-300 Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho ứng dụng phạm