Phần cứng PLC cơ bản

CƠNG TY CỔ PHẦN TỰ ĐỘNG HỐ TÂN PHÁT Địa chỉ: Số 168 – Phan Trọng Tuệ – Thanh Liệt - Thanh Trì – Hà Nội Điện thoại: 04.3685.7776/ Fax: 04 3685.7775 Website: www.tpa.com.vn - Email: tpa@tpa.com.vn TÌM HIỂU PHẦN CỨNG PLC Mã: EXAT.0017.00 TP-TT31-BM06/Lsđ:00 Công Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát Mục lục Cấu tạo chung PLC S7-300 .3 Phân loại PLC theo cấu trúc 3 Cấu hình tập trung 4 Cấu hình vào phân tán .7 Mạng MPI (Multi-point-Capable-Interface) EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát Cấu tạo chung PLC S7-300 Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control) viết tắt PLC, loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình thay cho việc phải thể thuật tốn mạch số Để có thực chương trình điều khiển, PLC phải có tính máy tính, nghĩa phải có vi xử lý (CPU), hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển, liệu cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh nhằm phục vụ tốn điều khiển số, PLC phải có thêm khối chức đặc biệt khác như: Bộ đếm (Counter), thời gian (Timer) khối hàm chuyên dụng CPU CPU Bộ nhớ chương trình Bộ đệm vào / Cổng Cổngvào vàorara onboard onboard Cổng Cổngngắt ngắtvàvà đếm đếmtốc tốcđộ độcao cao Khối vi xử lý trung tâm + Hệ điều hành Timer Counter Bít cờ Bus PLC Quản Quảnlýlýghép ghépnối nối Hình Nguyên lý chung cấu trúc điều khiển logic khả trình (PLC) Phân loại PLC theo cấu trúc 2.1 PLC có cấu trúc Onboard Thơng thường loại PLC có sẵn số cổng vào/ra cố định Một số tích hợp giao diện truyền thơng cho lọai bus trường Trên loại CPU có tích hợp chức khác + Cung cấp nguồn + Giám sát hệ thống + Soạn thảo chương trình điều khiển Ví dụ LOGO, CPU tích hợp chức vào/ra hình giám sát, tích hợp phím lập trình EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát 2.2 PLC có cấu trúc module (Great PLC) Đối với ứng dụng có quy mô vừa lớn, ta cần sử dụng PLC có thiết kế module độ linh hoạt cao Thơng thường để tăng tính mềm dẻo PLC có cấu trúc module, ứng dụng thực tế mà phần lớn đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu chủng loại tín hiệu vào/ra khác mà điều khiển PLC thiết kế khơng bị cứng hóa cấu hình Chúng chia nhỏ thành module Số module sử dụng nhiều hay tùy theo tốn, song tối thiểu phải có module module CPU Các module lại module nhận/truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển, module chức chuyên dụng PID, điều khiển động cơ, chúng gọi chung module mở rộng Tất module gá ray (Rack) Các module PLC S7-300  Module nguồn (PS)  Module CPU  Module tín hiệu vào/ra (SM)  Module chức (FM)  Module giao diện (IM) để nối giá hệ SIMATIC S7-300 Cấu hình tập trung Trong hệ thống điều khiển tập trung máy tính sử dụng để điều khiển trình con, cảm biến chấp hành nối trực tiếp, điểm đến với máy tính điều khiển trung tâm qua cổng vào/ra Mỗi cảm biến nối với cổng vào thiết bị chấp hành nối với cổng dây nối riêng biệt Điểm đáng ý tập trung tồn trí tuệ vào thiết bị điều khiển Cấu trúc tập trung thường thích hợp cho việc tự động hóa loại máy móc, thiết bị vừa nhỏ đơn giản, dễ thực Ngoài có ưu điểm sau: + Tiết kiệm dây nối cơng dây + Giảm kích thước hộp điều khiển + Tăng độ linh hoạt hệ thống nhờ sử dụng thiết bị có giao diện chuẩn khả ghép nối đơn giản + Thiết kế bảo trì dễ dàng nhờ cấu trúc đơn giản + Khả chuẩn đoán lỗi tốt + Tăng độ tin cậy hệ thống  Tuy nhiên cấu trúc bộc hạn chế sau: + Công việc nối dây phức tạp, giá thành cao + Việc mở rộng hệ thống gặp nhiều khó khăn + Độ tin cậy hệ thống phụ thuộc vào thiết bị điều khiển Để nâng cao độ tin cậy hệ thống, dùng thêm máy tính dự phòng giống hệt máy tính Tuy nhiên, trường hợp giá thành hệ thống bị đẩy lên cao EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát Hình Cấu hình tập trung 3.1 Kết nối hệ SIMATIC PLC S7-300 Một trạm PLC có Rack Rack có Module IM (Interface Module ) Module ghép nối dùng để liên kết Module mở rộng lại với tạo thành khối Với PLC có ghép Module mở rộng địa xác định cho Module mở rộng từ 0.0  127.7, Module gán địa riêng Ví dụ rack có ghép tất 10 Module gồm Module nguồn nuôi CPU, Module ghép nối IM gửi, Slot ghép nối Module DI với 32 đầu vào số, địa đầu vào từ I0.0I3.7 Tại Slot có Module DO với 32 đầu số với địa Q4.0Q4.7 Slot1 Slot2 Slot3 Slot4 Slot5 Slot6 Slot7 Slot8 …Slot11 Slot1: Tùy chọn Slot2: Phải khai báo CPU Slot3: Interface Moule dùng để mở rộng rack Slot1 đến Slot11: SM, FM, CP Hình Cấu hình phần cứng EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát - Việc ghép nối thực theo giá giá có địa Giá có địa giá có module CPU gọi giá trung tâm - Các module ghép nối giá trung tâm có địa từ 11 - Với S7-300 có tối đa giá Rack Rack Rack Rack CPU +ng uồn IM nhậ n IM nhậ n IM nhậ n IM Gửi Hình Cấu trúc lắp ghép trạm PLC 3.2 Phương pháp gán địa tự động Một trạm PLC hiểu gồm Module CPU ghép nối với Module mở rộng Module DI, DO, AI… Các Module gắn rack liên kết với Module IM (Interace Module) Module ghép nối Việc truy cập CPU vào Module mở rộng thực thông qua địa chúng Tuỳ thuộc vào việc lắp đặt Module mở rộng rack mà chúng gán địa khác a Gán địa cho Module tương tự Địa đánh theo khe, khe gồm byte địa chỉ, tăng từ thấp đến cao Với S7300 từ rack đến rack 3, rack địa khe trở đi, từ rack địa từ khe thứ Gán địa cho Module số Rack IM nhận 96.0 100.0 104.0 108.0 112.0 116.0 120.0 99.7 103.7 107.7 111.7 115.7 119.7 123.7 Rack IM nhận 64.0 68.0 72.0 76.0 80.0 84.0 88.0 92.0 67.7 32.0 71.7 36.0 75.7 40.0 79.7 44.0 83.7 48.0 87.7 52.0 91.7 56.0 95.7 60.0 35.7 39.7 43.7 47.7 51.7 55.7 59.7 63.7 0.0 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 24.0 28.0 31.7 3.7 7.7 11.7 15.7 19.7 23.7 27.7 IM nhận Rack Rack CPU+ nguồ n IM Gửi 124.0 127.7 Slot Slot 11 Hình Quy tắc xác định địa cho Module số EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát 3.3 Trao đổi liệu CPU Module mở rộng Việc trao đổi giữ liệu CPU Module mở rộng thực qua bus nội bộ, đầu vòng quét liệu cổng vào số DI CPU chuyển tới đệm vào số, cuối vòng quét đệm số lại CPU chuyển tới cổng DO Khác với việc vào số, việc vào tương tự lại thực trực tiếp với Module mở rộng (AI/AO), lần đọc giá trị vùng địa PI (Peripheral Input) thu giá trị thực có cổng thời điểm thực lệnh, thực lệnh gửi địa đến vùng PQ giá trị gửi đến cổng Module Sự khác mặt trao đổi liệu tương tự số đặc thù tổ chức nhớ phân chia địa S7-300 Chỉ có địa vào/ số có đệm Module vào/ tương tự khơng có mà cung cấp địa để truy cập (PI PQ) Cấu hình vào phân tán Trong đa số ứng dụng có quy mơ vừa lớn, phân tán tính chất cố hữu hệ thống Một dây chuyền sản xuất thường phân chia thành nhiều phân đoạn, phân bố nhiều vị trí cách xa nhau, để khắc phục phụ thuộc vào máy tính trung tâm cấu trúc tập trung tăng tính linh hoạt hệ thống, ta điều khiển phân đoạn máy tính cục Các máy tính điều khiển cục thường đặt rải rác phòng điều khiển phòng điện phân đoạn, phân xưởng, vị trí khơng xa với q trình kỹ thuật Các phân đoạn có liên hệ tương tác với nhau, để điều khiển q trình tổng hợp cần có điều khiển phối hợp máy tính điều khiển Trong phần lớn trường hợp, máy tính điều khiển nối mạng với với nhiều máy tính giám sát trung tâm qua bus hệ thống, giải pháp dẫn đến hệ thống có cấu trúc điều khiển phân tán hay gọi hệ điều khiển phân tán Ưu cấu trúc điều khiển phân tán không dừng lại độ linh hoạt cao so với cấu trúc tập trung Hiệu độ tin cậy hệ thống hệ thống nâng cao nhờ phân tán chức xuống cấp Việc phân tán chức xử lý thông tin phối hợp điều khiển có giám sát từ trạm vận hành trung tâm mở khả ứng dụng mới, tích hợp trọn vẹn hệ thống lập trình cao cấp, điều khiển trình tự, điều khiển theo cơng thức ghép nối với cấp điều hành sản xuất EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát Hình Cấu hình vào phân tán Thiết bị vào/ra phân tán khác với PLC chỗ khơng có xử lý trung tâm CPU Thay vào đó, tích hợp vi mạch giao diện mạng phần mềm xử lý giao thức Tùy theo cấu trúc thiết bị vào/ra phân tán dạng module hay dạng gọn nhẹ mà phần giao diện mạng thực module riêng biệt hay không Distributed I/0 PS Interface Module DI DO AI AO Cổng DP Profibus-DP Hình Cách nối mạng Profilbus-DP cho thiết bị vào/ra phân tán có cấu trúc module Về nguyên tắc, phương pháp không khác so với cách ghép nối PLC Có loại module CPU để ghép nối vào/ phân tán: Với module CPU có sẵn cổng DP để nối với mạng vào/ra phân tán ta phải nháy đúp phím trái chuột vào biểu tượng cổng DP để nối với mạng vào/ra phân tán, sau ta gắp ET200 vào mạng Từ ET vừa gắp ta có thiết bị vào/ra phân tán EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát Mạng MPI (Multi-point-Capable-Interface) Mạng MPI mạng giao diện nhiều điểm phục vụ cho việc nối máy lập trình với thiết bị ngoại vi khác Trong thiết bị điều khiển logic khả trình(PLC), tồn đường nối với máy lập trình MPI tạo khả ghép nối với module khả trình khác FM Giao diện MPI nối bus phía sau bus truyền thông Ghép nối: Một vài thiết bị có khả ghép nối liệu với CPU Khả năng: Một máy lập trình có khả làm việc song song với panel điều hành, nối thêm PLC Có thể nối đồng thời đồng nhiều điểm CPU Bốn điểm /node nối CPU 314 Trạm Trạm MPI Trạm Trạm Hình Ghép nối trạm qua MPI Đặc điểm MPI: Sự linh hoạt mạng MPI thể văn hình, panel điều hành, máy lập trình Siemens, mạng MPI cung cấp khả sau đây:  Lập trình CPU cổng vào/ra thơng minh  Chức điều hành hệ thống chức thông báo  Trao đổi liệu máy lập trình PLC  Trao đổi chương trình CPU thiết bị lập trình Đặc tính: Những đặc tính quan trọng mạng MPI bao gồm :  Cổng RS 485 tốc độ truyền thông 187.5 Kbaud + Khoảng cách từ 50m 9100m cần có khuyếch đại trung gian(bộ phục hồi) + Các thành phần tiêu chuẩn mạng PROFIBUS (Cable, nối, phục hồi) 1.6.2 Các bước khai báo mạng MPI a Nhập S7-Station + Để nhập S7-Station ta tạo Project khai báo phần cứng + Sau ta vào InsertStationSIMATIC 300 Station InsertStationSIMATIC 400 Station b Khai báo địa cho trạm + Muốn khai báo địa cho trạm ta nháy kép phím trái chuột vào tên module CPU bảng khai báo phần cứng để vào chế độ đặt lại tham số làm việc, ta lại chọn tiếp General  MPI sửa lại địa Address EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát c Compile soạn thảo bảng liệu truyền thông Global Data Block + Để vào chế độ soạn thảo liệu truyền thông ta vào: View  Global Data Block Hình Soạn thảo liệu truyền thơng Global Data Block d Ghép nối trạm Hình 10 Ghép nối PLC qua Profibus e Download Sau quy định địa MPI cho module CPU ta phải ghi lại địa lên module CPU Cơng việc ghi địa MPI lên module CPU thực với việc ghi tất tham số quy định chế độ làm việc module cách kích vào biểu tượng Download công cụ chọn PLC Download EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH 10 Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát Xin cảm ơn quan tâm quý khách hàng sản phẩm chúng tôi, mong nhận góp ý quý khách hàng tài liệu, sản phẩm để nâng cao hiệu khai thác, sử dụng thiết bị Người biên soạn tài liệu: ……………… Địa email: doc.info@tpa.com.vn Số điện thoại: : 04.3685.7776 EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH 11 ... Bít cờ Bus PLC Quản Quảnlýlýghép ghépnối nối Hình Nguyên lý chung cấu trúc điều khiển logic khả trình (PLC) Phân loại PLC theo cấu trúc 2.1 PLC có cấu trúc Onboard Thơng thường loại PLC có sẵn... BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự Động Hóa Tân Phát 2.2 PLC có cấu trúc module (Great PLC) Đối với ứng dụng có quy mơ vừa lớn, ta cần sử dụng PLC có thiết kế module độ linh hoạt... module CPU bảng khai báo phần cứng để vào chế độ đặt lại tham số làm việc, ta lại chọn tiếp General  MPI sửa lại địa Address EXAT.0017.00 CÁC BƯỚC TẠO – VIẾT – ĐỔ CHƯƠNG TRÌNH Cơng Ty Cổ Phần Tự