Kỹ thuật về điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200

Vôùi Word coù theå bieåu dieãn ôû caùc daïng: soá nhò phaân, kyù töï hay caâu leänh ñieàu khieån. 1.5.4 DoubleWord[r]

Kỹ thuật điều khiển

Tự động hố cơng nghiệp dân dụng ngày phát triển Bộ não hệ thống tự động hoá bộđiều khiển lập trình Việc học tìm hiểu về bộ khiển lập trình cũng như

vận hành cho thật tốt đang nhu cầu cấp thiết đối với học sinh, sinh viên ngành kỹ thuật

Hiện tài liệu để giảng dạy tham khảo về kỹ thuật điều khiển lập trình cịn hạn chế Tài liệu ''kỹ thuật điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200'', quyển sách đầu tiên bộ sách về kỹ thuật điều khiển lập trình PLC họ SIMATIC S7, được biên soạn với mong muốn góp một phần nhỏ vào việc giảng dạy tự

học về kỹ thuật điều khiển lập trình của giáo viên, học sinh, sinh viên đọc giả quan tâm về PLC họ SIMATIC S7-200 của công ty Siemens

Tài liệu được chia thành tập Tập bao gồm phần cơ

bản phù hợp với bạn mới bắt đầu làm quen với PLC, nhiên cũng có thể tài liệu tham khảo cho bạn đã có kiến thức cơ bản về PLC Tập phần nâng cao tập trung về vấn đề điều khiển số, truyền thơng hình điều khiển Cấu trúc chung của tập sách ở mỗi chương phần đều có ví dụ minh họa cho mục, cuối mỗi chương có thêm một số câu hỏi tập đểđọc giả rèn luyện thêm

Dù có một thời gian dài làm việc giảng dạy về kỹ thuật

Tập ''kỹ thuật điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200'' đã

được viết xong từ rất lâu Nhưng nghĩ đến việc in ấn phát hành nhiêu khê, giá thành lại cao phải chờ đợi thời gian rất lâu tập sách mới đến tay bạn đọc, nên tác giảđã hoãn lại Nghĩ rằng cung cấp cho đọc giả, bạn học sinh, sinh viên giáo viên thêm một tài liệu tham khảo để làm phong phú thêm kiến thức về tự động hóa việc nên làm Vì vậy tác giả chọn phương án phát hành qua mạng truyền tay dưới dạng tập tin với phương châm '' sách hữu ích mới có nhuận bút''

Các bạn thân mến!

Việc biên soạn tài liệu về kỹ thuật, nhất kỹ thuật mới, đòi hỏi người biên soạn ngồi kinh nghiệm chun mơn cịn bỏ rất nhiều thời gian cơng sức Do đó sẽ một niềm động viên vơ cùng to lớn cho tác giả để tiếp tục hoàn thành tập 2, bộ sách về

kỹ thuật điều khiển lập trình PLC SIMATIC S7-300/400, tài liệu khác liên quan đến PLC họ SIMATIC, truyền thông công nghiệp, truyền động của hãng Siemens nếu được sự động viên từ tinh thần đến vật chất Nếu thấy sách giúp ích cho bạn thì bạn sở hữu (có được từ bất kỳ phương tiện nào) ở

dạng tập tin hoặc được in ở dạng sách, xin vui lòng động viên tác giả bằng cách chuyển tiền vào tài khoản số 49809449 cho CHÂU CHÍ ĐỨC, ngân hàng Thương mại Á Châu (ACB) chi nhánh Châu văn Liêm với số tiền tùy theo ý của bạn

Nếu bạn có những ý động viên khác xin gởi thông tin cho tác giả qua địa chỉ mail ccduc2006@gmail.com.

Mục lục

1 Tổng quan vềđiều khiển

1.1 Khái niệm chung vềđiều khiển

1.2 Cấu trúc qui trình điều khiển

1.3 Các loại điều khiển

1.4 Hệ thống số

1.5 Các khái niệm xử lý thông tin

1.5.1 Bit

1.5.2 Byte

1.5.3 Word

1.5.4 DoubleWord

2 Bộđiều khiển lập trình PLC – Cấu trúc phương thức hoạt động 2.1 Giới thiệu

2.2 Sự khác hệ điều khiển relay hệ điều khiển PLC

2.3 Cấu trúc PLC 11

2.4 Các khối PLC 13

2.4.1 Khối nguồn cung cấp 13

2.4.2 Bộ nhớ chương trình 14

2.4.3 Khối trung tâm (CPU) 15

2.4.4 Khối vào 15

2.4.5 Khối 16

2.4.6 Các khối đặc biệt 16

2.5 Phương thức thực chương trình PLC 16

3 Cảm biến cấu chấp hành điều khiển logic 19

3.1 Cảm biến 19

3.1.1 Giới thiệu 19

3.1.2 Nối dây cho cảm biến 19

3.1.2.1 Switch 20

3.1.2.2 Ngõ TTL 20

3.1.2.3 Ngõ Sinking/Sourcing 20

3.1.2.4 Ngõ Solid state relay 23

3.1.3 Phát đối tượng 23

3.1.3.1 Chuyển mạch tiếp xúc 23

3.1.3.2 Reed Switches 23

3.1.3.3 Cảm biến quang (Optical Sensor) 23

3.1.3.4 Cảm biến điện dung (Capacitive Sensor) 25

3.1.3.5 Cảm biến điện cảm (Inductive Sensor) 26

3.1.3.6 Cảm biến siêu âm (Ultrasonic sensor) 28

3.1.3.7 Hiệu ứng Hall (Hall Effect) 28

3.1.3.8 Lưu lượng (Fluid Flow) 28

3.1.4 Tóm tắt 29

3.2 Cơ cấu chấp hành 29

3.2.2 Solenoid 29

3.2.3 Van điều khiển (VALVE) 30

3.2.4 Xy lanh (CYLINDER) 32

3.2.5 Động 33

3.2.6 Các cấu chấp hành khác 34

4 Bộđiều khiển lập trình PLC Simatic S7-200 35

4.1 Cấu hình cứng 35

4.1.1 Khối xử lý trung tâm 35

4.1.2 Khối mở rộng 39

4.1.2.1 Digital module 39

4.1.2.2 Analog module 40

4.1.2.3 Intelligent module 41

4.1.2.4 Function module 41

4.2 Màn hình điều khiển 42

4.3 Các vùng nhớ 43

4.4 Qui ước địa PLC S7-200 46

4.4.1 Truy xuất theo bit 46

4.4.2 Truy xuất theo byte (8 bit) 46

4.4.3 Truy xuất theo word (16 bit) 46

4.4.4 Truy xuất theo word (Double word = 32 bit) 47

4.5 Xử lý chương trình 48

5 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 51

5.1 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 51

5.1.1 Giới thiệu CPU 224 cách kết nối với thiết bị ngoại vi 51

5.1.2 Kết nối với máy tính 52

5.1.3 Nối nguồn cung cấp cho CPU 54

5.1.4 Kết nối vào/ra số với ngoại vi 54

5.1.4.1 Kết nối ngõ vào số với ngoại vi 55

5.1.4.2 Kết nối ngõ số với ngoại vi 57

5.2 Kiểm tra việc kết nối dây phần mềm 60

5.2.1 Status Chart 60

5.2.2 Giám sát thay đổi biến với Status Chart 60

5.2.3 Cưỡng biến với Status Chart 62

5.2.4 Ứng dụng Status Chart việc kiểm tra kết nối dây S7-200 63

5.3 Câu hỏi tập 64

6 Phần mềm Micro/Win ngôn ngữ lập trình 65

6.1 Cài đặt phần mềm STEP 7-Micro/WIN 65

6.1.1 Yêu cầu hệđiều hành phần cứng 65

6.1.2 Cài đặt phần mềm 65

6.2 Các phần tử chương trình PLC S7-200 66

6.2.1 Chương trình OB1 (main program) 66

6.2.2 Chương trình SUB (subroutine) 66

6.2.3 Chương trình ngắt INT(interrupt routine) 67

6.2.5 Khối liệu (data block) 67

6.3 Ngơn ngữ lập trình 67

6.3.1 Dạng hình thang: LAD (Ladder logic) 68

6.3.2 Dạng khối chức năng: FBD (Function Block Diagram) 68

6.3.3 Dạng liệt kê lệnh: STL (StaTement List) 69

6.4 Soạn thảo chương trình với phần mềm STEP7-Micro/Win V4.0 SP6 69

6.4.1 Mở hình soạn thảo chương trình 69

6.4.1.1 Vùng soạn thảo chương trình 70

6.4.1.2 Cây lệnh 70

6.4.1.3 Thanh chức 70

6.4.2 Thanh công cụ (Toolbar) STEP7-Micro/WIN 75

6.4.3 Tạo dự án STEP 7-Micro/WIN 77

6.4.3.1 Tạo dự án 77

6.4.3.2 Lưu dự án 77

6.4.3.3 Mở dự án 78

6.4.4 Thư viện 78

6.4.5 Hệ thống trợ giúp STEP 7-Micro/WIN 79

6.4.6 Xóa nhớ CPU 80

6.4.7 Mở dự án tồn sẵn 80

6.4.8 Kết nối truyền thông S7-200 với thiết bị lập trình 81

6.4.9 Tải dự án từ PLC 82

6.4.9.1 Tải khối ba khối 82

6.4.9.2 Tải vào dự án dự án rỗng 82

6.4.9.3 Tải vào dự án tồn 82

6.4.9.4 Thủ tục tải dự án từ PLC thiết bị lập trình 82

6.4.10 Nạp (download) dự án vào PLC 83

6.4.11 Thiết lập cấu hình chung cho phần mềm (menu option customize) 85

6.4.11.1 Menu Option 85

6.4.11.2 Menu Custommize 86

6.4.12 Soạn thảo chương trình 88

7 Các phép toán logic 95

7.1 Ngăn xếp (logic stack) S7-200 95

7.2 Các phép toán logic 96

7.2.1 Phép toán AND 96

7.2.2 Phép toán OR 97

7.2.3 Tổ hợp cổng AND OR 98

7.2.3.1 AND trước OR 98

7.2.3.2 OR trước AND 98

7.2.4 Phép toán XOR 99

7.3 Xử lý tiếp điểm, cảm biến nối với ngõ vào PLC 100

7.4 Ví dụứng dụng liên kết logic 102

7.4.1 Mạch tự trì ưu tiên mở máy 102

7.4.2 Mạch tự trì ưu tiên dừng máy 103

7.4.3 Điều khiển ON/OFF động có báo 104

7.4.4 Điều khiển đảo chiều quay động 106

7.6 Các lệnh SET, RESET mạch nhớ RS 111

7.6.1 Lệnh SET 111

7.6.2 Lệnh RESET (R) 112

7.6.3 Mạch nhớ R-S 112

7.6.3.1 Ưu tiên SET (khâu SR) 112

7.6.3.2 Ưu tiên RESET (khâu RS) 113

7.6.4 Các qui tắc sử dụng Set Reset 114

7.6.5 Ví dụứng dụng mạch nhớ R-S 114

7.7 Các lệnh nhận biết cạnh tín hiệu lệnh NOT 118

7.7.1 Lệnh NOT 118

7.7.1 Các lệnh nhận biết cạnh tín hiệu 118

7.8 Các Bit nhớđặc biệt (Special Memory bits) 120

7.9 Câu hỏi tập 121

8 Thiết kế theo logic Bool & biểu đồ Karnaugh 125

8.1 Giới thiệu 125

8.2 Đại số BOOL 125

8.3 Thiết kế Logic 127

8.3.1 Các kỹ thuật đại số Bool 131

8.4 Các dạng logic chung 132

8.4.1 Dạng cổng phức 132

8.4.2 Multiplexers 132

8.5 Một số ví dụ thiết kếđơn giản với đại số bool 133

8.5.1 Các chức logic 133

8.5.2 Hệ thống an toàn xe 134

8.5.3 Quay phải/trái động 134

8.5.4 Cảnh báo trộm 135

8.6 Biểu đồ Karnaugh 136

8.6.1 Giới thiệu 136

8.7 Câu hỏi tập 139

9 Bộđịnh thời (Timer) 147

9.1 Giới thiệu 147

9.2 Timer đóng mạch chậm TON 148

9.3 Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR 149

9.4 Timer mở mạch chậm TOF 150

9.5 Ứng dụng Timer 152

9.5.1 Tạo xung có tần số theo mong muốn 152

9.5.2 Tạo Timer xung timer xung có nhớ 152

9.5.2.1 Timer xung (Pulse timer) 152

9.5.2.2 Timer xung có nhớ (Extended Pulse timer) 153

9.5.3 Đảo chiều quay động có khống chế thời gian 154

9.5.4 Chiếu sáng Garage 155

9.5.5 Thiết bị rót chất lỏng vào thùng chứa 156

9.6 Câu hỏi tập 161

10 Bộđếm (Counter) 170

10.1 Giới thiệu 170

10.3 Bộđếm xuống CTD (Count Down) 172

10.4 Bộđếm lên-xuống CTUD (Count Up/Down) 173

10.5 Ứng dụng bộđếm 174

10.5.1 Đếm sản phẩm đóng gói 174

10.5.2 Kiểm sốt chỗ cho Garage ngầm 175

10.6 Câu hỏi tập 178

11 Điều khiển trình tự 181

11.1 Cấu trúc chung chương trình điều khiển 181

11.2 Điều khiển trình tự 182

11.2.1 Giới thiệu 182

11.2.2 Phương pháp lập trình điều khiển trình tự 184

11.3 Các thủ tục tổng qt để thiết kế tốn trình tự 186

11.4 Cấu trúc tốn điều khiển trình tự 188

11.4.1 Chuỗi trình tự 188

11.4.2 Kiểu hoạt động 188

11.4.3 Các thơng báo 190

11.4.4 Kích hoạt ngõ 190

11.5 Các ký hiệu 190

11.6 Bước trình tự 191

11.7 Các lệnh biểu diễn sơđồ chức 193

11.8 Các chếđộ hoạt động, cảnh báo xuất lệnh 197

11.8.1 Bảng điều khiển 198

11.8.2 Các khâu chếđộ hoạt động có cảnh báo 199

11.8.3 Hiển thị bước trình tự 201

11.8.4 Xuất lệnh 201

11.9 Các ví dụứng dụng 201

11.9.1 Máy phay đơn giản 201

11.9.2 Băng chuyền đếm táo 205

11.10 Câu hỏi tập 210

12 An toàn PLC 218

12.1 Khái niệm mục đích 218

12.2 Hư hỏng PLC 218

12.3 Các quan điểm kỹ thuật an toàn PLC 219

12.3.1 Các lỗi nguy hiểm không nguy hiểm 219

12.3.2 Các cách giải cho hoạt động an toàn thiết bịđiều khiển PLC 220

12.4 Bảo vệ ngõ PLC 223

12.4.1 Bảo vệ ngõ dùng Transistor 224

12.4.2 Bảo vệ ngõ Rơle có nguồn điều khiển DC 224

12.4.3 Bảo vệ ngõ Rơle ngõ AC có nguồn điều khiển AC 224

12.5 Câu hỏi tập 225

13 Chuyển điều khiển kết nối cứng sang điều khiển PLC 226

13.1 Kết nối ngõ vào/ PLC từ sơđồđiều khiển có tiếp điểm 226

13.2.1 Điều khiển thiết bị bù công suất phản kháng 230

13.2.2 Thiết bị nghiền 237

13.3 Điều khiển khí nén 241

13.3.1 Máy uốn kim loại 242

13.3.2 Máy doa miệng ống kim loại 246

13.4 Câu hỏi tập 253

14 Các phép toán điều khiển số 257

14.1 Các dạng số PLC 257

14.1.1 Kiểu liệu Integer (INT) 257

14.1.2 Kiểu liệu Double Integer (DINT) 258

14.1.3 Kiểu liệu số thực (REAL) 259

14.1.4 Kiểu liệu số BCD (Binary Coded Decimal) 260

14.2 Chức chép 261

14.2.1 Các lệnh chép, trao đổi nội dung 261

14.2.2 Các lệnh chép mảng lớn liệu 263

14.3 Phép toán so sánh 264

14.4 Phép toán số học 266

14.4.1 Cộng trừ 266

14.4.2 Nhân chia 267

14.4.3 Ví dụ phép tốn số học 268

14.5 Tăng giảm ghi 269

14.6 Các phép tóan logic số 271

14.6.1 Các logic số S7-200 271

14.6.2 Ứng dụng 272

14.6.2.1 Che vị trí bit 272

14.6.2.2 Chèn thêm bit 273

14.7 Chức dịch/quay ghi 273

14.7.1 Chức dịch chuyển ghi 273

14.7.1.1 Dịch trái 273

14.7.1.2 Dịch phải 274

14.7.2 Chức quay ghi 275

14.7.2.1 Quay trái 276

1 Tổng quan về điều khiển

1.1 Khái niệm chung vềđiều khiển

Điều khiển có nhiệm vụ thực chức riêng máy móc hay thiết bị theo trình tự hoạt động định trước phụ thuộc vào trạng thái máy hay phát tín hiệu

Sựđiều khiển phân biệt theo đặc điểm khác nhau:

* Theo loại biểu diễn thông tin

- Điều khiển nhị phân: Xử lý tín hiệu đầu vào nhị phân (tín hiệu 1-0) thành tín hiệu nhị phân

- Điều khiển số: Xử lý thông tin số, có nghĩa thơng tin biểu diễn dạng số

* Theo loại xử lý tín hiệu

- Điều khiển liên kết: Các trạng thái tín hiệu xác định ngõ điều khiển trạng thái tín hiệu ngõ vào tuỳ thuộc vào chức liên kết (AND, OR, NOT)

- Điều khiển trình tự: Điều khiển với trình tự theo bước, sựđóng mạch bước sau xảy phụ thuộc vào điều kiện đóng mạch Điều kiện đóng mạch phụ thuộc vào qui trình hay thời gian

- Điều khiển không đồng bộ: Việc điều khiển xử lý thay đổi trực tiếp tín hiệu ngõ vào khơng cần tín hiệu xung phụ (điều khiển chậm)

- Điều khiển đồng xung: Việc điều khiển xử lý tín hiệu chỉđồng với tín hiệu xung (điều khiển nhanh)

* Theo loại thực hiện chương trình

- Điều khiển theo chương trình kết nối cứng: Loại điều khiển có thểđược lập trình cốđịnh, có nghĩa khơng thể thay đổi ví dụ lắp đặt dây nối cố định hay thay đổi chương trình thơng qua đầu nối (ma trận diode)

- Điều khiển khả trình: Chức điều khiển lưu giữ nhớ

chương trình Nếu sử dụng nhớđọc/ghi (RAM), thay đổi chương trình mà khơng cần can thiệp đến phần khí (điều khiển lập trình tự

được thay đổi cách thay đổi nhớ (điều khiển thay đổi chương trình)

Hình 1.1: Sơđồ loại điều khiển

1.2 Cấu trúc một qui trình điều khiển

Mỗi điều khiển chia làm phận hợp thành: Ngõ vào

liệu (ngõ vào tín hiệu), Xử lý liệu (xử lý tín hiệu liên kết) ngõ liệu ( ngõ tín hiệu) Dịng liệu sựđiều khiển xảy từđầu vào liệu qua phần xử lý liệu đến ngõ liệu

Verarbeitung Datenverarbeitung

Stromversorgung

Anpassung Signal

eingabe

Dateneingabe

Datenfluß

Ausgabe Datenausgabe Verstärkung

Hình 1.2: Cấu trúc chung qui trình điều khiển

+ Ngõ vào tín hiệu: Bao gồm loại tín hiệu phát tín hiệu

nút nhấn, cơng tắc hành trình, cảm biến điện dung, cảm biến điện cảm v.v

Dịng liệu Ngõ vào liệu

Ngõ vào tín hiệu

Giao tiếp Xử lý Khuếch đại Ngõ

Xử lý liệu Ngõ liệu

Tuỳ thuộc vào loại điều khiển, tín hiệu nhị phân, số hay tín hiệu tương tự

+ Giao tiếp: Phần cần thiết, tín hiệu hệ thống lạ

cần phải xử lý Một phận chuyển đổi từ tín hiệu ngõ vào thành tín hiệu phù hợp với mức tín hiệu xử lý đặt phần giao tiếp

+ Xử lý: Tồn liên kết, trình tự thời gian, chức nhớ, đếm v.v thực phần Phần xử lý phần tất hệ thống điều khiển Các kỹ thuật điều khiển có tiếp điểm khởi

động từ phụ, relay thời gian, kỹ thuật điều khiển mạch điện tử (như AND, OR, NOT ) PLC hay máy tính điều khiển q trình tổng hợp

+ Khuếch đại: Các tín hiệu từ phần xử lý có mức độ cơng suất bé

được khuếch đại lớn lên nhiều lần để điều khiển khởi động từ, van từ hay đối tượng

điều khiển khác đèn báo

+ Ngõ ra: Phần kết nối với đối tượng điều khiển mà có

ảnh hưởng trực tiếp đến q trình điều khiển (ví dụ: Khởi động từ, van từ, thyristor, v.v )

1.3 Các loại điều khiển

Trong kỹ thuật điều khiển tựđộng hóa, người ta chia làm hai loại điều khiển: điều khiển kết nối cứng điều khiển khả trình

* Điều khiển kết nối cứng

Điều khiển kết nối cứng loại điều khiển mà chức

đặt cốđịnh (nối dây) Nếu muốn thay đổi chức điều có nghĩa thay

đổi kết nối dây Điều khiển kết nối cứng thực với tiếp điểm (Relay, khởi động từ, v.v.) hay điện tử (mạch điện tử)

* Điều khiển khả trình (PLC)

Điều khiển khả trình loại điều khiển mà chức đặt cố định thơng qua chương trình cịn gọi nhớ chương trình Sự điều khiển bao gồm thiết bịđiều khiển mà ởđó tất phát tín hiệu cần thiết đối tượng điều khiển kết nối cho chức cụ thể Nếu chức điều khiển cần thay đổi, phải thay đổi chương trình thiết bị lập trình ởđối tượng điều khiển tương ứng hay cắm nhớ

Elektrische Steuerungen

verbindungsprogrammiert speicherprogrammiert

AUTOMATISIERUNGSGERÄT Programm

Speicher Programm

Hình 1.3: Hai loại điều khiển sản xuất

1.4 Hệ thống số

Trong xử lý phần tử nhớ, ngõ vào, ngõ ra, thời gian, ô nhớ v.v PLC hệ thập phân khơng sử dụng mà hệ thống số

nhị phân (hệ hai trị)

* Hệ nhị phân

Hệ nhị phân có số 1, có thểđược đọc biểu diễn giá trị

dễ dàng kỹ thuật Giá trị định vị số nhị phân số mũ hai

Độ lớn số thông thường biểu diễn dạng mã BCD (Binary-Code-Decimal) Đối với số Decimal viết với số nhị phân vị trí

* Số thập lục phân ( Hexadecimal)

Hệ thập lục phân có 16 ký hiệu khác từ 0-9 A-F Giá trịđịnh vị số thập lục phân số mũ 16

- Hệ nhị phân: Chữ số: 0,1 Giá trịđịnh vị = Số mũ số

23 22 21 20

8

Điều khiển điện

Kết nối cứng Khả trình Chương trình

THIẾT BỊ TỰĐỘNG HĨA

Bộ nhớ

Ví dụ: 1 1Ÿ23 + 1Ÿ22 + 0Ÿ21 + 1Ÿ20

8 + + + = 13D - Hệ thập lục phân: chữ số: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E;F

Giá trịđịnh vị = Số mũ số 16

163 162 161 160

4096 256 16

Ví dụ: A B 2Ÿ162 + AŸ161 + BŸ160

512 + 160 + 11 = 683D

1.5 Các khái niệm xử lý thông tin

Trong PLC, hầu hết khái niệm xử lý thông tin liệu

đều sử dụng Bit, Byte, Word doubleword

1.5.1 Bit

Bit đơn vị thông tin nhị phân nhỏ nhất, có có giá trị

Hình 1.4: Một bit có trạng thái tín hiệu “1“ “0“

1.5.2 Byte

24 V

0 V

“0“ khơng có

điện áp “1“ có

1 Byte gồm có Bit

1.5.3 Word

1 Word gồm có Byte hay 16 Bit Với Word biểu diễn dạng: số nhị phân, ký tự hay câu lệnh điều khiển

1.5.4 DoubleWord

1 DoubleWord gồm có Byte hay 32 Bit Với DoubleWord biểu diễn dạng: số nhị phân, ký tự hay câu lệnh điều khiển

Tóm tắt:

0 1 0

Trạng thái tín hiệu BYTE

0 1 0

Trạng thái tín hiệu

WORD 0 1 0

1 Byte Byte

1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

1 Word Word

Giá trị “0“ “1“

1 Word Word

1 Word

1 doubleWord Byte Bit

2 Bộ điều khiển lập trình PLC – Cấu trúc và phương thức hoạt động

2.1 Giới thiệu

Các thành phần kỹ thuật điều khiển điện điện tử ngày đóng vai trị vơ to lớn lĩnh vực tự động hóa ngày cao Trong năm gần đây, bên cạnh việc điều khiển Relay khởi động từ việc điều khiển lập trình phát triển với hệ thống đóng mạch

điện tử thực lập trình máy tính Trong nhiều lĩnh vực, loại

điều khiển cũđã thay đổi bộđiều khiển lập trình được, gọi điều khiển logic khả trình, viết tắt tiếng Anh PLC

(Programmable Logic Controller)

Sự khác biệt điều khiển logic khả trình ( thay đổi qui trình hoạt động) điều khiển theo kết nối cứng (không thay đổi qui trình hoạt động) là: Sự kết nối dây khơng cịn nữa, thay vào chương trình

Có thể lập trình cho PLC nhờ vào ngơn ngữ lập trình đơn giản Đặc biệt người sử dụng không cần nhờ vào ngôn ngữ lập trình khó khăn, lập trình PLC nhờ vào liên kết logic

Như thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay phần mạch điện điều khiển khâu xử lý số liệu Nhiệm vụ sơđồ mạch điều khiển xác

Các bước thiết lập hệ Các bước thiết lập hệ điều khiển bằng relay điện điều khiển bằng PLC

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta thay đổi mạch điều khiển: Lắp lại mạch, thay đổi phần tử hệđiều khiển relay điện Trong khi thay đổi nhiệm vụđiều khiển hệ điều khiển logic khả trình (PLC) người ta thay đổi chương trình soạn thảo

2.2 Sự khác giữa hệ điều khiển bằng relay hệđiều khiển bằng PLC

Sự khác hệđiều khiển relay hệ điều khiển PLC minh hoạ cách cụ thể sau:

Điều khiển hệ thống máy bơm qua khởi động từ K1, K2, K3 Trình tựđiều khiển sau: Các khởi động từ phép thực tuần tự, nghĩa K1 đóng trước, K2 đóng cuối K3 đóng

Để thực nhiệm vụ theo yêu cầu mạch điều khiển thiết kế

như sau:

F1 S1

S2 K1 S3 K2 S4 K3

K1 K2 K3

K1 K2

Hình 2.1: Mạch điều khiển trình tự máy bơm

Sơđồ mạch điện Xác định nhiệm vụđiều khiển

Chọn phần tử mạch điện

Dây nối liên kết phần tử

Kiểm tra hoạt động

Xác định nhiệm vụđiều khiển

Thiết kế thuật giải Sọan thảo chương trình

Khởi động từ K2 sẽđóng cơng tắc S3 đóng với điều kiện khởi động từ K1 đóng trước Phương thức điều khiển gọi điều khiển trình tự Tiến trình điều khiển thực cách cưỡng

- Bốn nút nhấn S1, S2, S3, S4: Các phần tử nhập tín hiệu

- Các tiếp điểm K1, K2, K3 mối nối liên kết phần tử xử lý - Các khởi động từ K1, K2, K3 kết xử lý

Nếu thay đổi mạch điện điều khiển phần xử lý hệ PLC ta

biểu diễn hệ thống sau:

- Phần tử vào: Các nút nhấn S1, S2, S3, S4 giữ nguyên

- Phần tử ra: Ba khởi động từ K1, K2, K3, đểđóng mở ba máy bơm giữ

nguyên

- Phần tử xử lý:Được thay PLC

Sơđồ kết nối với PLC cho nhưở hình 2.3 Trình tựđóng mở theo u cầu đề sẽđược lập trình, chương trình sẽđược nạp vào nhớ

Bây giả thiết nhiệm vụđiều khiển thay đổi Hệ thống ba máy bơm giữ ngun, trình tựđược thực sau: chỉđóng hai ba máy bơm máy bơm hoạt động cách độc lập Như theo yêu cầu hệ thống điều khiển relay điện phải thiết kế lại mạch điều khiển, sơ đồ lắp ráp phải thực lại hoàn toàn Sơđồ mạch điều khiển biễu diễn hình 2.4

Như mạch điều khiển thay đổi nhiều phần tử đưa tín hiệu vào giữ nguyên, chi phí cho nhiệm vụ cao

Nếu ta thay đổi hệđiều khiển hệ điều khiển lập trình PLC, nhiệm vụ điều khiển thay đổi thực nhanh đơn giản cách thay đổi lại chương trình

S1 S2 S3 S4

0V 24V

K1 K2 K3

0V 24V

in1 in2 in3 in4

out1 out2 out3

Hình 2.3: Sơđồ kết nối với PLC

Hình 2.4: Sơđồ mạch điều khiển động cơđã thay đổi

Hệđiều khiển lập trình PLC có ưu điểm sau: - Thích ứng với nhiệm vụđiều khiển khác

- Khả thay đổi đơn giản trình đưa thiết bị vào sử dụng - Tiết kiệm không gian lắp đặt

- Tiết kiệm thời gian trình mở rộng phát triển nhiệm vụđiều khiển cách copy chương trình

- Các thiết bịđiều khiển theo chuẩn - Không cần tiếp điểm

- v.v…

Hệ thống điều khiển lập trình PLC sử rộng rộng rãi ngành khác nhau:

- Điều khiển thang máy

- Hệ thống rửa ô tô tựđộng - Thiết bị khai thác

- Thiết bịđóng gói bao bì, tựđộng mạ tráng kẽm v.v - Thiết bị sấy

- …

2.3 Cấu trúc của một PLC

Các bộđiều khiển PLC sản xuất theo dòng sản phẩm Khi xuất xưởng, chúng chưa có chương trình cho ứng dụng Tất

các cổng logic bản, chức nhớ, timer, counter v.v nhà chế tạo tích hợp chúng kết nối với chương trình viết người dùng cho nhiệm vụ điều khiển cụ thể Bộ điều khiển PLC có nhiều loại khác phân biệt với qua thành phần sau:

- Các ngõ vào - Dung lượng nhớ

- Bộđếm (counter) - Bộđịnh thời (timer) - Bit nhớ

- Các chức đặc biệt - Tốc độ xử lý

- Loại xử lý chương trình - Khả truyền thơng

Các bộđiều khiển lớn thành phần lắp thành modul riêng Đối với điều khiển nhỏ, chúng tích hợp điều khiển Các bộđiều khiển nhỏ có số lượng ngõ vào/ra cho trước cốđịnh

Bộđiều khiển cung cấp tín hiệu tín hiệu từ cảm biến

ngõ vào Tín hiệu xử lý tiếp tục thơng qua chương trình điều khiển đặt nhớ chương trình Kết xử lý đưa ngõ để đến đối tượng điều khiển hay khâu điều khiển dạng tín hiệu

Hình 2.5: Cấu trúc chung bộđiều khiển lập trình PLC

* Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ chương trình PLC nhớđiện tửđặc biệt có thểđọc

được Nếu sử dụng nhớ đọc-ghi (RAM), nội dung ln ln thay đổi ví dụ trường hợp vận hành điều khiển Trong trường hợp điện áp nguồn bị nội dung RAM giữ

lại có sử dụng Pin dự phịng

Nếu chương trình điều khiển làm việc ổn định, hợp lý, nạp vào nhớ cốđịnh, ví dụ EPROM, EEPROM Nội dung chương trình EPROM bị xóa tia cực tím

* Hệđiều hành

Sau bật nguồn cung cấp cho điều khiển, hệ điều hành đặt counter, timer, liệu bit nhớ với thuộc tính non-retentive (khơng

được nhớ Pin dự phòng) ACCU

Để xử lý chương trình, hệđiều hành đọc dịng chương trình từđầu

đến cuối Tương ứng hệđiều hành thực chương trình theo câu lệnh

* Bit nhớ (Bit memoryt)

Các bit memory phần tử nhớ, mà hệđiều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu

* Bộđệm (Proccess Image)

Bộđệm vùng nhớ, mà hệđiều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu

* Accumulator

Accumulator nhớ trung gian mà qua timer hay counter nạp vào hay thực phép toán số học

* Counter, Timer

Timer counter vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ giá trị đếm

* Hệ thống Bus

Bộ nhớ chương trình, hệ điều hành modul ngoại vi (các ngõ vào ngõ ra) kết nối với PLC thông qua Bus nối Một Bus bao gồm dây dẫn mà liệu trao đổi Hệ điều hành tổ chức việc truyền liệu dây dẫn

2.4 Các khối của PLC

Các khối khác PLC cho hình 2.6

2.4.1 Khối nguồn cung cấp

Khối nguồn có nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới (110V hay 220V ) thành

điện áp thấp cung cấp cho khối thiết bị tự động Điện áp 24VDC Các điện áp cho cảm biến, thiết bị điều chỉnh đèn báo nằm khoảng (24 220V) cung cấp thêm từ nguồn phụ ví dụ

như biến áp

2.4.2 Bộ nhớ chương trình

Các phần tử nhớ linh kiện mà thơng tin có thểđược lưu trữ (được nhớ) dạng tín hiệu nhị phân Trong PLC nhớ bán dẫn sử dụng làm nhớ chương trình Một nhớ bao gồm 512, 1024, 2048 phần tử nhớ, phần tử nhớ đặt theo địa từ tới 511, 1023 2047 Thông thường số lượng phần tử nhớ

nhớ cho biết dung lượng kilobyte (1kB = 1024 byte) Trong ô nhớ mô tả câu lệnh điều khiển nhờ thiết bị lập trình Mỗi phần tử nhị phân nhớ có trạng thái tín hiệu "0" "1" Sơđồ nhớ chương trình cho hình 2.7

* Bộ nhớđọc-ghi RAM (random-access memory)

Bộ nhớ ghi-đọc có số lượng ô nhớ xác định Mỗi ô nhớ có dung lượng nhớ cốđịnh tiếp nhận lượng thông tin định Các ô nhớ ký hiệu địa riêng Bộ nhớ chứa chương trình cịn sửa đổi liệu, kết tạm thời trình tính tốn, lập trình Đặc điểm loại liệu hệ thống điện RAM hình dung tủ chứa có nhiều ngăn kéo Mỗi ngăn kéo

được đánh số địa người ta cất vào lấy liệu

Hình 2.7: Sơđồ nhớ chương trình

* Bộ nhớ cốđịnh ROM (read-only memory)

Bộ nhớ cốđịnh (ROM) chứa thơng tin khơng có khả xóa thay đổi Các thông tin nhà sản xuất viết thay đổi Chương trình nhớ ROM có nhiệm vụ sau:

- Điều khiển kiểm tra chức hoạt động CPU Được gọi hệ điều hành

Một ROM so sánh với sách Trong chứa thông tin cố định, thay đổi ta chỉđọc thơng tin mà thơi Đặc điểm loại liệu tồn điện

* EPROM (eraseable read-only memory)

EPROM nhớ cố định lập trình xóa Nội dung EPROM xóa tia cực tím lập trình lại

* EEPROM (electrically eraseable read-only memory)

EEPROM nhớ cốđịnh lập trình xóa điện Mỗi ô nhớ

trong EEPROM cho phép lập trình xóa điện

2.4.3 Khối trung tâm (CPU)

Khối CPU loại khối có chứa vi xử lý, hệđiều hành, nhớ,

thời gian, đếm, cổng truyền thông cịn có vài cổng vào số Các cổng vào số có CPU gọi cổng vào/ra onboard

2.4.4 Khối vào

Các ngõ vào khối sẽđược kết nối với chuyển đổi tín hiệu biến đổi tín hiệu thành tín hiệu phù hợp với tín hiệu xử lý CPU Dựa vào loại tín hiệu vào có khối ngõ vào tương ứng Gồm có hai loại khối vào sau:

· Khối vào số (DI: Digital Input):

Các ngõ vào khối kết nối với chuyển đổi tạo tín hiệu nhị phân nút nhấn, cơng tắc, cảm biến tạo tín hiệu nhị phân v.v Do tín hiệu ngõ vào có mức logic tương ứng với điện áp khác nhau, sử dụng cần phải ý đến điện áp cần thiết cung cấp cho khối vào phải phù hợp với điện áp tương ứng mà chuyển đổi tín hiệu nhị phân tạo

Ví dụ: Các nút nhấn, cơng tắc nối với nguồn 24VDC yêu cầu phải sử dụng khối vào có nguồn cung cấp cho 24VDC

· Khối vào tương tự (AI: Analog Input):

Khối có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương tự (hay cịn gọi tín hiệu analog) thành tín hiệu số Các ngõ vào khối kết nối với chuyển đổi tạo tín hiệu analog cảm biến nhiệt độ

(Thermocouple), cảm biến lưu lượng, ngõ analog biến tần v.v Khi sử dụng khối vào analog cần phải ý đến loại tín hiệu analog tạo từ chuyển đổi (cảm biến)

2.4.5 Khối

Khối có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu sau xử lý CPU (được gởi đến vùng đệm ra) cung cấp cho đối tượng điều khiển cuộn dây, đèn báo, van từ v.v Tùy thuộc vào đối tượng điều khiển nhận tín hiệu dạng mà có khối tương ứng Gồm có hai loại khối tiêu biểu:

· Khối số (DO: Digital Output):

Các ngõ khối kết nối với đối tượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân nhưđèn báo, cuộn dây relay v.v Vì đối tượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân sử dụng nhiều cấp điện áp khác nên sử dụng khối số cần phải ý đến điện áp cung cấp cho có phù hợp với điện áp cung cấp cho đối tượng điều khiển hay không Theo loại

điện áp sử dụng, ngõ sốđược phân thành hai loại:

- Điện áp chiều (DC: Direct Current): Gồm có hai loại ngõ Transistor relay Thông thường công nghiệp điện áp chiều

được sử dụng 24V

- Điện áp xoay chiều (AC: Alternative Current): Gồm có hai loại ngõ relay TRIAC

· Khối tương tự (AO: Analog Output):

Khối có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu số gởi từ CPU đến đối tượng điều khiển thành tín hiệu tương tự Các ngõ khối kết nối với đối tượng điều khiển nhận tín hiệu tương tự ngõ vào analog biến tần, van tỷ lệ, v.v Khi sử dụng ngõ tương tự cần ý đến loại tín hiệu tương tự cung cấp cho đối tượng điều khiển có phù hợp với tín hiệu tương tự mà đối tượng điều khiển cần nhận hay không

Ví dụ: Ngõ vào analog biến tần nhận tín hiệu điện áp (0 10V) thiết phải sử dụng ngõ tương tự tạo tín hiệu analog điện áp (0 10V)

2.4.6 Các khối đặc biệt

Ngồi cịn có số khối khác đảm nhận chức đặc biệt

xử lý truyền thông, thực chức đặc biệt như: điều khiển vị trí,

điều khiển vịng kín, đếm tốc độ cao v.v

Tùy thuộc vào loại PLC mà khối có thểở dạng module riêng tích hợp chung khối xử lý trung tâm (CPU)

2.5 Phương thức thực hiện chương trình PLC

Hình 2.8: Chu kỳ quét PLC

PLC thực chương trình cheo chu trình lặp Mỗi vòng lặp gọi vòng quét (scan) Mỗi vòng quét bắt đầu giai đoạn chuyển liệu từ cổng vào số tới vùng bộđệm ảo ngõ vào (I), giai đoạn thực chương trình Trong dịng qt, chương trình thực từ

lệnh đến lệnh kết thúc Sau giai đoạn thực chương trình giai

đoạn chuyển nội dung bộđệm ảo ngõ (Q) tới cổng số Vòng quét kết thúc giai đoạn truyền thông nội kiểm tra lỗi

Thời gian cần thiết để PLC thực vòng quét gọi thời gian vòng qt (Scan time) Thời gian vịng qt khơng cốđịnh, tức khơng phải vịng qt thực khoảng thời gian Có vịng qt thực lâu, có vịng qt thực nhanh tùy thuộc vào số lệnh chương trình thực hiện, vào khối lượng liệu truyền thơng vịng quét

Như việc đọc liệu từđối tượng để xử lý, tính tốn việc gửi tín hiệu điều khiển tới đối tượng có khoảng thời gian trễ thời gian vịng qt Nói cách khác, thời gian vịng qt định tính thời gian thực chương trình điều khiển PLC Thời gian quét ngắn, tính thời gian thực chương trình cao

Tại thời điểm thực lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà thông qua đệm ảo cổng vùng

Ngõ vào

PIQ = Process-image output table (vùng đệm ra) PII = Process-image input table (vùng đệm vào) Chương trình:

- Bit memory - Timer - Counter -

Network 1 Motor on/off

Network 2 Dao chieu quay

I0.0 Q0.0

I0.1 Q0.1

Ngõ

Kết thúc chu kỳ

nhớ tham số Việc truyền thông đệm ảo với ngoại vi hệ điều hành CPU quản lý Ở số module CPU, gặp lệnh vào/ra lập tức, hệ

thống cho dừng công việc khác, chương trình xử lý ngắt, để

3 Cảm biến cơ cấu chấp hành điều khiển logic

Chương nhằm giúp cho bạn đọc tìm hiểu sơ lược số thiết bị ngoại vi sẽđược kết nối với ngõ vào số PLC số ký hiệu thiết bị ngoại vi

3.1 Cảm biến

3.1.1 Giới thiệu

Cảm biến (sensor) cho phép PLC phát trạng thái trình Các cảm biến logic phát trạng thái sai Các tượng vật lý tiêu biểu cần phát là:

- Tiếp cận cảm: cho biết đối tượng kim loại có đến gần vị trí cần nhận biết chưa?

- Tiếp cận dung: cho biết đối tượng khơng kim loại có đến gần vị

trí cần nhận biết chưa?

- Sự xuất ánh sáng: Cho biết đối tượng có làm ngắt chùm tia sáng hay ánh sáng phản xạ?

- Tiếp xúc học: Đối tượng có chạm vào cơng tắc?

Giá thành cảm biến ngày giảm thấp trở nên thơng dụng Chúng có nhiều hình dáng khác sản xuất nhiều công ty khác Siemens, Omron, Pepperl+Fuch,… Trong ứng dụng, cảm biến kết nối với PLC nhiều hãng khác nhau, cảm biến

có yêu cầu giao tiếp riêng Phần trình bày cách thức nối dây cho cảm biến số tính chất

3.1.2 Nối dây cho cảm biến

Khi cảm biến phát thay đổi trạng thái logic phải truyền trạng thái thay đổi đến PLC Tiêu biểu việc đóng ngắt dịng

điện hay điện áp Trong vài trường hợp, ngõ cảm biến sử dụng để đóng mạch trực tiếp cho tải mà không thông qua PLC Các ngõ tiêu biểu cảm biến là:

- Solid State Relays: Chuyển mạch AC

- TTL (Transistor Transistor Logic): Sử dụng điện áp 0V 5V để

thị mức logic

3.1.2.1 Switch

Một ví dụ đơn giản ngõ cảm biến switch relay cho hình 3.1

Hình 3.1: Cảm biến có ngõ relay sử dụng nguồn DC AC 3.1.2.2 Ngõ TTL

Ngõ TTL có hai mức điện áp: 0V tương ứng mức thấp, 5V tương

ứng mức cao Điện áp thực tế lớn 0V nhỏ 5V chút phát Phương pháp dễ bị nhiễu môi trường nhà máy chỉđược sử dụng cần thiết Các ngõ TTL thường dùng thiết bịđiện tử máy tính Khi kết nối với thiết bị khác mạch Schmitt trigger thường sử dụng để cải thiện tín hiệu (hình 3.2)

Hình 3.2: Mạch Schmitt trigger

Mạch Schmitt trigger nhận điện áp ngõ vào 0-5V chuyển đổi thành 0V 5V Nếu điện áp nằm khoảng 1.5-3.5V khơng chấp nhận Nếu cảm biến có ngõ TTL PLC phải sử dụng ngõ vào TTL đểđọc giá trị Nếu cảm biến TTL sử dụng cho ứng dụng khác nên ý dịng ngõ cực đại cảm biến (thường khoảng 20mA)

3.1.2.3 Ngõ Sinking/Sourcing

Các cảm biến có ngõ Sinking (rút dòng) cho phép dòng điện chạy vào cảm biến Còn cảm biến có ngõ sourcing (nguồn dịng) cho phép dòng

điện chảy từ cảm biến đối tượng kết nối Ở hai ngõ cần ý dịng điện khơng phải điện áp Bằng cách sử dụng dịng điện nhiễu

Khi giải thích vấn đề sinking hay sourcing ta nên quy ngõ cảm biến tác động công tắc Trong thực tế, ngõ cảm biến thường transistor chuyển mạch Transistor PNP sử dụng cho ngõ sourcing, transistor NPN sử dụng cho ngõ vào sinking Khi giải thích cảm biến khái niệm “nguồn dòng” thường dùng cho PNP, “rút dòng” với NPN Ví dụ cảm biến ngõ sinking cho hình 3.3

Hình 3.3: Cảm biến NPN (cảm biến “rút dịng”).

Hình 3.4: Cảm biến PNP (cảm biến “sourcing”)

Để cảm biến hoạt động cần phải có nguồn cung cấp (chân L+ L-) Khi cảm biến phát đối tượng có điện áp cực B transistor NPN, transistor chuyển sang trạng thái dẫn cho phép dòng chảy vào cảm biến xuống mass (chân L-)

Khi không phát đối tượng điện áp cực B transistor mức thấp (0V), transistor không dẫn Điều có nghĩa ngõ NPN khơng có dịng vào/ra

Các cảm biến “sourcing” ngược với cảm biến “sinking” Nó sử

dụng transistor PNP (hình 3.4) Khi cảm biến khơng kích hoạt cực B transistor giá trị L+, transistor trạng thái ngưng dẫn Khi cảm biến

được kích hoạt cực B transistor sẽđược đặt 0V, transistor cho phép dịng điện chảy từ cảm biến ngồi thiết bịđược kết nối

Hầu hết cảm biến NPN/PNP có khả dịng đến vài ampere, chúng có thểđược sử dụng để nối trực tiếp với tải (ln ln kiểm tra sổ tay để biết xác dòng điện điện áp định mức)

chân nguồn có ký hiệu L+ COM(chân chung), đơi khơng có chân COM mà có chân L- Trong trường hợp L- chân chung

Khi kết nối cảm biến “sourcing” với ngõ PLC, cần ý phải sử dụng modul ngõ vào loại “sinking” Thông thường ngõ vào PLC thường loại “sinking”

Trong ứng dụng với PLC, để giảm lượng dây nối, cảm biến hai dây thường sử dụng Ví dụ sơ đồ nối dây cảm biến sử dụng nguồn 24VDC với PLC hình 3.5 Cảm biến hai dây có thểđược sử dụng cho hai loại ngõ vào sourcing ngõ vào sinking PLC

a Ngõ vào PLC loại sourcing b Ngõ vào PLC loại sinking

Hình 3.5: Kết nối cảm biến dây với ngõ vào PLC

Hầu hết cảm biến đại có hai ngõ PNP NPN Thông thường cảm biến loại PNP thường sử dụng cho ngõ vào PLC

Trong vẽ chân cảm biến NPN PNP có ký hiệu màu sắc sau: dây màu nâu L+, dây màu xanh dương L- ngõ màu trắng sinking màu đen sourcing

Cần lưu ý tiếp điểm cảm biến “sinking” đóng ngõ nối với COM L-, tiếp điểm sourcing đóng ngõ nối với L+

a Ngõ vào PLC loại sourcing b Ngõ vào PLC loại sinking

3.1.2.4 Ngõ Solid state relay

Các ngõ Solid state relays đóng mạch dịng điện AC Các cảm biến sử dụng với tải lớn

3.1.3 Phát đối tượng

Có hai cách để phát đối tượng: tiếp xúc tiếp cận (proximity)

Tiếp xúc có nghĩa tiếp điểm khí cần lực tác động cảm biến đối tượng

Tiếp cận để báo đối tượng gần không yêu cầu tiếp xúc

Các phần sau minh họa kiểu khác cảm biến để

phát diện đối tượng Phần không sâu vào cảm biến mà mô tả nguyên lý lĩnh vực ứng dụng

3.1.3.1 Chuyển mạch tiếp xúc

Chuyển mạch tiếp xúc (contact switch ) thường có hai dạng thường hở

(normally open) thường đóng (normally closed) Vỏ chúng gia cố để chịu lực tác động nhiều lần

3.1.3.2 Reed Switches

Reed switches giống relay, ngoại trừ nam châm vĩnh cửu

được sử dụng thay cuộn dây Khi nam châm xa tiếp điểm mở, nam châm đến gần tiếp điểm đóng lại (hình 3.7) Các cảm biến rẻ

tiền chúng thường sử dụng cho chắn cửa an tồn

Hình 3.7: Read switch

3.1.3.3 Cảm biến quang (Optical Sensor)

Cảm biến ánh sáng sử dụng gần kỷ qua Nguyên thủy tế

bào quang sử dụng cho ứng dụng nhưđọc track âm hình ảnh chuyển động Nhưng cảm biến quang đại phức tạp nhiều

Các cảm biến quang yêu cầu có hai phận nguồn sáng (phát)

xuất cắt ngang phản xạ lại tia sáng Cảm biến quang đơn giản cho hình 3.8

Trong hình, chùm sáng tạo nằm bên trái, hội tụ qua thấu kính Đối diện đầu thu, chùm tia hội tụ thấu kính thứ

hai Nếu chùm tia bị ngắt, đầu thu báo đối tượng xuất Ánh sáng tạo dạng xung để cảm biến lọc ánh sáng bình thường phịng Ánh sáng từđầu phát tắt mở tần sốđặt Khi đầu thu nhận ánh sáng, kiểm tra để đảm bảo chắn có tần số Nếu ánh sáng nhận tần số chùm tia khơng bị ngắt Tần số dao động nằm phạm vi KHz Ngồi với phương pháp tần số cảm biến có thểđược sử dụng với cơng suất thấp khoảng cách dài Đầu phát điểm trực tiếp đầu thu, gọi chếđộ tự phản xạ Khi tia sáng bị ngắt, đối tượng phát Cảm biến cần hai phận riêng (hình 3.9a) Sự xếp đặt làm việc tốt với đối tượng chắn sáng phản xạ với đầu phát đầu thu

được tách riêng với khoảng cách lên đến trăm mét

Gương phản xạ

Ánh sáng truyền

Đối tượng nhận biết Ánh sáng phản xạ

b Đối tượng nhận biết ngắt ánh sáng

Phần tử phát Phần tử thu

Hình 13.9: Các loại cảm biến quang khác

Đầu thu đầu phát tách riêng làm tăng vấn đề bảo trì yêu cầu

sự thẳng hàng Một giải pháp khác đầu phát đầu thu đặt chung vỏ Nhưng điều yêu cầu ánh sáng tự phản xạ trở (hình 3.9b,c) Các cảm biến tốt cho đối tượng lớn với khoảng cách vài met

Trong hình, đầu phát phát chùm tia sáng Nếu ánh sáng bị dội trở

từ gương phản xạ hầu hết trở vềđầu thu Khi đối tượng ngắt chùm tia đầu phát gương phản xạ chùm tia khơng tự phản xạ trở đầu thu cảm biến tác động Một vấn đề rủi ro cho cảm biến đối tượng tự phản xạ lại chùm tia sáng tốt Để giải sử dụng biện pháp phân cực ánh sáng đầu phát (bằng lọc), sau sau sử dụng lọc phân cực đầu thu

3.1.3.4 Cảm biến điện dung (Capacitive Sensor)

Các cảm biến điện dung phát hầu hết vật liệu với khoảng cách vài cm

Công thức biểu diễn mối quan hệđiện dung:

d A

C =e. với C: Điện dung (Farads) e: Hằng sốđiện mơi A: Diện tích cực

D: Khoảng cách cực

Trong cảm biến, diện tích cực khoảng cách chúng cố định Nhưng số điện môi không gian xung quanh chúng thay đổi vật liệu mang đến gần cảm biến Minh họa hình 3.10

Bề mặt cảm biến điện dung hình thành hai điện cực kim loại đồng tâm tụđiện Khi đối tượng đến gần bề mặt nhận biết

đi vào vùng điện trường điện cực thay đổi điện dung mạch dao động Kết tạo dao động bắt đầu dao động Mạch trigger đọc biên độ dao động đạt đến mức xác định trạng thái ngõ

Hình 3.10: Cảm biến điện dung

Các cảm biến làm việc tốt chất cách điện (như chất dẻo) có sốđiện mơi cao (làm tăng điện dung) Hằng sốđiện mơi lớn khoảng cách hoạt động cao Ví dụ hiệu chỉnh chất lỏng thùng chứa phát dễ dàng Tuy nhiên, chúng làm việc tốt kim loại

Các cảm biến thường chế tạo với vịng (khơng phải cực) theo hình 3.11 Trong hình, hai vịng kim loại nằm bên điện cực tụđiện, vịng ngồi thứ ba thêm vào để bù thay đổi Nếu khơng có vịng bù cảm biến nhạy cảm với bụi bặm, dầu chất khác dính cảm biến

Hình 3.11: Bề mặt nhận biết cảm biến điện dung

Phạm vi độ xác cảm biến xác định kích thước chúng Các cảm biến lớn có đường kính vài centimeter Cái nhỏ có đường kính nhỏ centimeter có phạm vi nhỏ xác

3.1.3.5 Cảm biến điện cảm (Inductive Sensor)

Các cảm biến điện cảm sử dụng dòng điện cảm ứng để phát đối tượng kim loại Cảm biến điện cảm sử dụng cuộn dây để tạo từ

trường tần số cao cho hình 3.12 Nếu có đối tượng kim loại đến gần làm thay đổi từ trường, có dịng chảy vào đối tượng Dòng chảy tạo từ trường ngược với từ trường ban đầu Kết làm thay

Điện cực

Điện cực bù

Khơng có Có đối tượng Khơng có

đổi độ tự cảm cuộn dây cảm biến Bằng cách đo độ tự cảm, cảm biến xác định đối tượng kim loại đến gần

Các cảm biến phát kim loại nào, cần phát loại kim loại cảm biến đa kim loại thường sử dụng

Hình 3.12: Cảm biến tiếp cận điện cảm

Khi đối tượng kim loại vào vùng điện từ trường, dịng điện xốy truyền vào đối tượng Điều làm tăng tải cảm biến, làm giảm biên độ

của điện từ trường Mạch trigger giám sát biên độ dao động đạt đến mức

định trước chuyển đổi trạng thái ngõ cảm biến Khi đối tượng di chuyển khỏi cảm biến, biên độ dao động tăng lên Khi đến giá trịđịnh trước mạch trigger chuyển đổi trạng thái ngõ trở vềđiều kiện bình thường

Hình 3.13: Cảm biến tiếp cận điện cảm

Các cảm biến phát đối tượng cách xa vài centimeter Nhưng hướng đối tượng hình 3.14 Từ trường cảm biến khơng bọc bao phủ xung quanh đầu cuộn dây lớn Bằng cách lắp thêm vỏ bọc kim loại từ trường nhỏ hơn, hướng đối tượng nhận biết cải thiện

Khơng có Có đối tượng Khơng có

Hình 3.14: Cảm biến bọc không bọc vỏ kim loại 3.1.3.6 Cảm biến siêu âm (Ultrasonic sensor)

Cảm biến siêu âm phát âm ngưỡng nghe bình thường 16kHz Thời gian yêu cầu để âm di chuyển đến mục tiêu phản hồi trở tỷ lệ với khoảng cách mục tiêu Có hai loại cảm biến là:

- Tĩnh điện (electrostatic): Sử dụng hiệu ứng điện dung Phạm vi lớn băng thông rộng độ nhạy cao với đối tượng ẩm ướt - Áp điện (piezoelectric): Dựa vào phần tử áp điện thạch anh

Các cảm biến hiệu cho ứng dụng đo mức chất lỏng thùng chứa

3.1.3.7 Hiệu ứng Hall (Hall Effect)

Các công tắc hiệu ứng Hall transistor chuyển mạch từ trường Các ứng dụng chúng giống với reed switch, chúng chất bán dẫn nên chúng phù hợp với chuyển động Các máy móc tựđộng hóa thường sử dụng chúng để thực khởi động phát vị trí dừng

3.1.3.8 Lưu lượng (Fluid Flow)

Chúng ta thay cảm biến phức tạp cảm biến đơn giản Hình 3.15 cho thấy phao kim loại kênh hình nón Tốc độ

dịng chảy tăng áp lực đẩy phao lên Dạng hình nón phao đảm bảo vị

trí chất lỏng tỷ lệ với tốc độ dòng chảy Một cảm biến tiếp cận điện cảm có thểđược định vịđể phát phao đạt đến độ cao đó, hệ thống

đạt đến tốc độ dòng chảy định

3.1.4 Tóm tắt

• Cảm biến Sourcing cho phép dòng điện chảy từ cực L+ nguồn • Cảm biến Sinking cho phép dịng điện chảy từ cực L- nguồn

• Cảm biến quang sử dụng chùm tia phản xạ, đầu phát đầu thu ánh sáng phản xạđể phát đối tượng

• Cảm biến điện dung phát kim loại vật liệu khác • Cảm biến điện cảm phát kim loại

• Cảm biến hiệu ứng Hall reed switch phát nam châm • Cảm biến siêu âm sử dụng sóng âm để phát phần tử cách xa nhiều meter

3.2 Cơ cấu chấp hành

3.2.1 Giới thiệu

Cơ cấu chấp hành sử dụng để biến đổi lượng điện thành chuyển động học

3.2.2 Solenoid

Solenoid cấu chấp hành thông dụng Nguyên lý hoạt động

bản di chuyển lõi sắt (piston) cuộn dây (hình 3.16) Bình thường piston giữ bên ngồi cuộn dây Khi cuộn dây cấp điện, cuộn dây sinh từ trường hút piston kéo vào trung tâm cuộn dây Ứng dụng quan trọng solenoid điều khiển van khí nén, thủy lực khóa cửa xe

Khơng có điện có điện

Hình 3.16: Solenoid

3.2.3 Van điều khiển (VALVE)

Dịng chất lỏng khí điều khiển van điều khiển solenoid Ví dụ van điều khiển solenoid cho hình 3.17

solenoid

solenoid Khí Khí vào

Khí vào Khí

Hình 3.17: Một solenoid điều khiển van cửa vị trí

Các loại van liệt kê Theo tiêu chuẩn, thuật ngữ ‘n-cửa’ (n-cửa) để chỉđịnh số lượng kết nối ngõ vào van Trong vài trường hợp có cửa để xả khí Việc thiết kế thường đóng/thường mở cho biết điều kiện van nguồn cấp

· Van cửa, vị trí thường đóng (van 2/2): Các van có cửa vào cửa Khi nguồn cung cấp vị trí thường đóng Khi có nguồn cung cấp, van mở cho phép dịng khí hay chất lỏng chảy qua Các van sử dụng phép dòng chảy

· Van cửa, vị trí thường mở (van 2/2): Các van có cửa vào cửa Khi nguồn mở cho phép dịng chảy Khi có nguồn, van đóng Các van sử dụng để ngắt dịng chảy

· Van cửa, vị trí thường đóng (van 3/2): Các van có cửa vào, cửa cửa xả khí Khi nguồn cửa nối với cửa xả khí Khi có nguồn cửa vào nối với cửa Các van sử dụng cho cylinder tác động đơn

· Van cửa, vị trí thường mở (van 3/2): Các van có cửa vào, cửa cửa xả khí Khi nguồn cửa vào nối với cửa Khi có nguồn van nối cửa với cửa xả khí Các van sử dụng cho cylinder tác động đơn

được sử dụng để làm chuyển hướng dòng chảy, chọn nguồn qua lại

· Van cửa, vị trí (van 4/2): Các van có cửa, vào, cửa xả khí Khi có nguồn van nối cửa vào với cửa ngược lại Các van sử dụng với cylinder tác động kép

· Van cửa, vị trí (van 5/2): Các van có cửa, vào, cửa xả khí

· Van cửa, vị trí (van 4/3): Các van có cửa, vào, xả

Ở trạng thái bình thường (khơng có nguồn lượng) cửa vào/ra bị chặn Van sử dụng để điều khiển vị trí cylinder

· Van cửa, vị trí (van 5/3): Van có cửa, vào, cửa xả Tương tự van 4/3, van sử dụng đểđiều khiển vị trí cylinder

Ký hiệu van cho hình 3.18 Khi sử dụng vẽ

thì vẽở trạng thái không cấp nguồn lượng Mũi tên chỉđường dẫn dịng chảy đến vị trí khác Biểu tượng tam giác nhỏđể cửa xả khí

Ký hiệu Loại van

Điều khiển khí nén Điều khiển solenoid

Van cửa, vị trí

Thường đóng

Thường mở

Thường đóng

Thường mở

Van cửa, vị trí Thường đóng

Thường mở

Thường đóng

Van cửa, vị trí Hoặc

Van cửa, vị trí Hoặc

Van cửa, vị trí

Van cửa, vị trí

Hình 3.18 Ký hiệu van điều khiển khí solenoid

Khi chọn lựa van, cần ý số chi tiết sau:

- Kích thước ống: Cửa vào theo tiêu chuẩn NPT (national pipe thread) - Tốc độ dòng chảy: Tốc độ dòng chảy cực đại thường cung cấp

cho van thủy lực

- Áp suất hoạt động: Áp suất hoạt động cực đại phải báo Một vài van có yêu cầu áp suất tối thiểu để hoạt động

- Nguồn điện: Các cuộn dây solenoid yêu cầu cung cấp điện áp dòng điện cốđịnh (AC DC)

- Thời gian đáp ứng: Đây thời gian để van đóng/mở hồn tồn Thời gian tiêu biểu cho van nằm phạm vi từ 5ms đến 150ms - Vỏ bọc: Vỏ bọc cho van xếp theo loại:

Loại 2: Sử dụng nhà, yêu cầu bảo vệ chống nước Loại 3: Sử dụng ngồi trời, chống bụi bặm mưa gió

Loại 3R 3S 4: Chống nước bụi Loại 4X: Chống nước, bụi sựăn mòn

Cylinder sử dụng áp lực khí chất lỏng để tạo lực/chuyển động tuyến tính (hình 3.19) Trong hình, dịng chất lỏng bơm vào phía cylinder làm dịch chuyển piston phía cịn lại Chất lỏng phía tự Lực tác dụng lên cylinder tỷ lệ với diện tích bề mặt piston Cơng thức tính lực:

F= P.A

A F

P= Với P: Áp suất thủy lực F: Lực đẩy piston A: Diện tích piston

Hình 3.19 Mặt cắt cylinder thủy lực

Cylinder tác động đơn yêu cầu cung cấp lực duỗi sử dụng lò xo

để co Cịn cylinder tác động kép cung cấp lực hai phía

Hình 3.20 cylinder tác động đơn cylinder tác động kép

Các cylinder từ thường sử dụng điều khiển khí nén Trên đầu piston có mảnh nam châm Khi di chuyển đến vị trí giới hạn cơng tắc reed switch phát

3.2.5 Động cơ

điện nhỏ đấu trực tiếp vào ngõ PLC, cịn động cơng suất lớn sử dụng relay hay contactor khởi động động Các động sẽđược khảo sát chi tiết ởchương cảm biến cấu chấp hành analog (tập 2)

3.2.6 Các cấu chấp hành khác

Ngoài cấu chấp hành kể cịn có nhiều loại cấu chấp hành khác điều khiển logic Một số cấu chấp hành thường sử

dụng relay contactor

Ngồi có số cấu chấp hành khác:

- Lò nhiệt: Thường điều khiển relay, đóng cắt điện để

giữ nhiệt độ nằm phạm vi

- Đèn báo: Đèn báo sử dụng cho hầu hết máy móc để

báo trạng thái máy cung cấp thông tin cho người vận hành Hầu hết đèn báo có dịng điện thấp kết nối trực tiếp đến PLC

4 Bộ điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200

4.1 Cấu hình cứng

4.1.1 Khối xử lý trung tâm

PLC S7-200 thiết bịđiều khiển lập trình loại nhỏ (micro PLC) hãng Siemens (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng Thành phần S7 - 200 khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) bao gồm hai chủng loại: CPU 21x CPU 22x Mỗi chủng loại có nhiều CPU Loại CPU 21x ngày khơng cịn sản xuất nữa, nhiên sử dụng nhiều trường học sản xuất Tiêu biểu cho loại CPU 214 CPU 214 có đặc tính sau:

- Bộ nhớ chương trình (chứa EEPROM): 4096 Byte (4 kByte) - Bộ nhớ liệu (Vùng nhớ V): 4096 Byte (trong 512 Byte chứa

trong EEPROM)

- Số lượng ngõ vào:14 ,

- Số lượng ngõ ra: 10 ngõ digital tích hợp CPU

- Số module mở rộng: gồm module analog

- Số lượng vào/ra số cực đại: 64

- Số lượng Timer :128 Timer chia làm loại theo độ phân giải khác nhau: Timer 1ms, 16 Timer 10 ms 108 Timer có độ phân giải 100ms

- Số lượng Counter: 128 bộđếm chia làm hai loại: 96 Counter Up 32 Counter Up/Down

- Bit memory (Vùng nhớ M): 256 bit

- Special memory (SM) : 688 bit dùng để thông báo trạng thái đặt chếđộ làm việc

- Bộ đếm tốc độ cao (High-speed counters): counter KHz counter KHz

- Ngõ vào analog tích hợp sẵn (biến trở):

- Các chếđộ ngắt xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên xuống, ngắt thời gian, ngắt đếm tốc độ cao ngắt truyền xung

Tồn vùng nhớ khơng bị liệu khoảng thời gian 190

khi PLC bị nguồn nuôi

Sơ đồ bề mặt điều khiển logic khả trình S7-200 CPU 214 cho hình 4.1

SIEMENS SIMATIC S7-200 CPU 214 SF RUN STOP I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q1.0 Q1.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7

Hình 4.1: Bộđiều khiển lập trình S7-200 CPU 214

* Mô tả đèn báo CPU 214:

- SF (Đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi Đèn SF sáng lên PLC có lỗi

- RUN (Đèn xanh): cho biết PLC chếđộ làm việc thực chương trình nạp vào nhớ chương trình PLC

- STOP (Đèn vàng): Đèn vàng STOP định PLC chế độ

dừng Dừng chương trình thực lại

- I x.x (Đèn xanh): Đèn xanh cổng vào chỉđịnh trạng thái tức thời cổng ( x.x = 0.0 - 1.5) Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng

Báo trạng thái ngõ vào/ra

Báo trạng thái CPU Ngõ vào

Ngõ Card nhớ Kiểu hoạt động

Biến trở

- Qy.y (Đèn xanh): Đèn xanh cổng chỉđịnh trạng thái tức thời cổng ( y.y = 0.0 - 1.1) Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng

Hiện nay, CPU 22x với nhiều tính vượt trội thay loại CPU 21x sử dụng nhiều Tiêu biểu cho loại CPU 224 Thông tin CPU 22x cho bảng 4.1 hình dáng CPU 224 hình 4.2

Đặc điểm CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 224XP CPU 226

I/O CPU Digital Analog

6DI/4DO -

8DI/6DO -

14DI/10DO -

14DI/10DO 2AI/1AO

24DI/16DO - Số module mở rộng

max 7

Bộ nhớ chương

trình 4KB 4KB 8KB 12KB 16KB

Bộ nhớ liệu 2KB 2KB 8KB 10KB 10KB

Thời gian xử lý 0,37 µs 0,37 µs 0,37 µs 0,37 µs 0,37 µs Memory

bits/counters/timers 256/256/256 256/256/256 256/256/256 256/256/256 256/256/256 High-speed

counters x 30 kHz x 30 kHz x 30 kHz

4 x 30 kHz

2x 200 kHz x 30 kHz Real-time clock card card Tích hợp Tích hợp Tích hợp

Ngõ xung x 20 kHz x 20 kHz x 20 kHz x 100 kHz x 20 kHz

Cổng giao tiếp 1x RS-485 1x RS-485 1x RS-485 2x RS-485 2x RS-485 Biến trở analog

CPU 1 2

Bảng 4.1: Bảng liệu CPU họ 22x

* Chọn chếđộ làm việc cho PLC

Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên, có ba vị trí cho phép chọn chếđộ làm việc khác PLC:

- STOP: Cưỡng PLC dừng chương trình chạy chuyển sang chế độ STOP Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh, nạp, xóa chương trình

- TERM: Cho phép người dùng từ máy tính định chọn hai chếđộ làm việc cho PLC RUN STOP

Hình 4.2: Bộđiều khiển lập trình CPU 224

* Cổng truyền thông

S7-200 sử dụng cổng truyền thơng nối tiếp RS485 với phích nối chân

để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình với trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp PLC theo kiểu tự từ 300 baud đến 38400 baud

Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 (hãng Siemens) với loại máy lập trình thuộc họ PG7xx sử dụng cáp nối thẳng qua MPI Cáp kèm theo máy lập trình

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với chuyển đổi RS232/RS485, qua cổng USB ta có cáp USB/PPI

* Card nhớ, pin, clock (CPU 221, CPU222)

S7-200 cung cấp nhiều biện pháp đảm bảo cho chương trình người dùng, liệu chương trình cấu hình liệu trì sau:

Khe cắm - Memory Module - Battery Module, - Clock Module (221, 222) LED báo trạng

thái CPU

Cổng truyền thông

Đầu nối tháo rời (trên 224, 226)

Lỗ bắt chặt vào vách

Biến trở

chỉnh giá trị

analog LED báo trạng

thái I/O

Một tụđiện với điện dung lớn cho phép nuôi nhớ RAM sau bị nguồn điện cung cấp Tùy theo loại CPU mà thời gian lưu trữ kéo dài nhiều ngày Chẳng hạn CPU 224 khoảng 100

Vùng nhớ EEPROM cho phép lưu chương trình, vùng nhớ người dùng chọn chứa vào EEPROM cấu hình liệu

Cho phép gắn thêm Pin để nuôi RAM cho phép kéo dài thêm thời gian lưu trữ liệu, lên đến 200 ngày kể từ nguồn điện Nguồn Pin sẽđược lấy sau tụđiện xả hết

- Card Clock / Battery module:đồng hồ thời gian thực (Real-time clock) cho CPU 221, 222 nguồn pin để nuôi đồng hồ lưu liệu Thời gian sử dụng đến 200 ngày

* Biến trở chỉnh giá trị analog:

Hai biến trở sử dụng hai ngõ vào analog cho phép điều chỉnh biến cần phải thay đổi sử dụng chương trình

4.1.2 Khối mở rộng

Trên CPU tích hợp sẵn số ngõ vào ngõ số, chẳng hạn CPU 224 DC/DC/DC có sẵn 16 ngõ vào 14 ngõ Tuy nhiên thực tế , xuất phát từ yêu cầu điều khiển như: cần nhiều số ngõ vào/ra có sẵn, có sử dụng tín hiệu analog hay có u cầu truyền thông, nối mạng PLC…mà ta phải gắn thêm vào CPU khối mở rộng (Expansion module) có chức khác (bảng 4.2)

4.1.2.1 Digital module

Các module số gắn thêm vào khối CPU để mở rộng số lượng ngõ vào/ra số

· Khối ngõ vào số DI (Digital Input): Siemens sản xuất khối ngõ vào số

như: DI8 x 24VDC, DI8 x AC120/230V, DI16 x 24VDC

· Khối ngõ số (Digital Output): Các ngõ chia làm loại ngõ DC, ngõ AC ngõ relay Điện áp ngõ 24Vdc 230Vac tùy loại, với số lượng ngõ

memory module Clock/

Battery module Battery

module

Hình 4.3: Hình dáng module

- Card nhớ: Được sử dụng để lưu trữ

chương trình Chương trình chứa card nhớ bao gồm: program block, data block, system block, công thức (recipes), liệu đo (data logs), giá trị cưỡng (force values)

- Card pin: Dùng để mở rộng thời gian lưu trữ liệu có nhớ Nguồn pin tự động chuyển sang tụ PLC cạn Pin sử

Ngồi cịn có kết hợp ngõ vào số module

4.1.2.2 Analog module

Ngoại trừ CPU 224XP có tích hợp sẵn ngõ vào ngõ analog (2AI/1AO) để kết nối với ngoại vi nhận phát tín hiệu analog, hầu hết CPU khác họ S7-200 khơng có tích hợp sẵn Vì điều khiển với tín hiệu analog u cầu người sử dụng phải gắn thêm khối analog · Khối ngõ vào tương tự AI (Analog Input): Tín hiệu analog ngõ vào

là tín hiệu điện áp dịng điện Tùy thuộc vào tín hiệu analog cần đọc loại mà người sử dụng cài đặt cho phù hợp cơng tắc gắn module (Chi tiết xem chương xử lý tín hiệu analog) Hiện có khối ngõ vào: 4AI, 8AI Đối với tín hiệu analog tạo thermocoupe (cặp nhiệt) RTD sử dụng module đo nhiệt tương ứng (bảng 4.2)

· Khối ngõ tương tự AO (Analog Output): Tín hiệu tương tự

điện áp dịng điện tùy theo người dùng cài đặt Tín hiệu điện áp nằm khoảng ± 10Vdc tương ứng với giá trị số từ -32000 tới + 32000 tín hiệu dịng điện nằm khỏang từ - 20mA tương ứng với giá trị số từ tới +32000

Ngồi khối cịn có khối có kết hợp loại tín hiệu vào analog khối

Các khối mở

rộng Loại

Digital module

Input x DC In x AC In 16 x DC In Output x DC Out x Relay x Relay

8 x DC Out x AC Out Tổ hợp

4 x DC In/ x DC Out

8 x DC In/ x DC Out

16 x DC In/ 16x DC Out

32 x DC In/ 32x DC Out x DC In/

4 x Relay

8 x DC In/ x Relay

16 x DC In/ 16x DC Out

32 x DC In/ 32x Relay

Analog module

Input x Analog In x Analog In 4xThermocouple In x RTD In x RTD In

Output x Analog Out x Analog Out Tổ hợp

4 x Analog In x Analog Out

Intelligent module

Position Modem PROFIBUS-DP Ethernet Ethenet IT

Các module khác

Bảng 4.2: Các loại khối mở rộng 4.1.2.3 Intelligent module

Các PLC S7-200 nối vào loại mạng khác để tăng cường khả mở rộng, truyền thông với thiết bị khác hệ thống tựđộng hóa

- Master mạng AS-Interface: Giao tiếp AS-i (Actuator Sensor Interface) hay giao tiếp actuator/sensor hệ thống kết nối cho cấp trình thấp hệ thống tự động hóa nhằm tối ưu hóa việc kết nối cảm biến cấu chấp hành với thiết bị tự động hóa Với module CP243-2 cho phép kết nối mạng AS-Interface vào PLC S7-200 đóng vai trị master

- Kết nối vào mạng PROFIBUS-DP: Các PLC S7-200 kết nối vào mạng Profibus hoạt động DP Slave nhờ vào khối mở rộng EM277 Việc sử dụng EM277 cho phép PLC S7-200 kết nối truyền thơng với thiết bị mạng Profibus như: PLC S7-300, S7-400, hình điều khiển…

- Kết nối vào mạng Ethernet:Để kết nối S7-200 vào mạng Industrial Ethernet cần có khối CP 243-1 Đây khối truyền thơng cho phép PLC S7-200 cấu hình, lập trình, chẩn đốn từ xa qua Ethernet nhờ phần mềm STEP Micro/win Giúp cho CPU S7-200 giao tiếp với S7-200 khác, S7-300 hay S7-400 qua Ethernet Các CPU sử dụng họ CPU 22X Có thể thực cấu hình cho CPU vào mạng Ethernet nhờ vào Wizard (Menu Tools → Ethernet wizard)

- Internet Technology: Khối mở rộng CP 243-1 IT cho phép CPU S7-200 thực giám sát hay thay đổi qua trình duyệt Web từ

một PC có nối mạng Các thơng báo chẩn đốn gửi qua email từ

một hệ thống Sử dụng chức IT cho phép trao đổi tập tin

liệu với máy tính hay hệ thống điều khiển khác Mỗi khối CP 243-1IT nên kết nối cho CPU S7-200

- Modem module: Cho phép kết nối trực tiếp S7-200 vào đường dây điện thoại, cung cấp truyền thông S7-200 Step 7- micro/Win.

Với công cụ Modem Expansion wizard cho phép thiết lập modem

xa kết nối S7-200 với thiết bịở xa qua modem Khả truyền thơng S7-200 cho hình 4.4

4.1.2.4 Function module

Là khối chức thực chức đặc biệt nhưđiều khiển vị trí (position module), cân (SIWREX MS)

để thiết lập cấu hình cho module điều khiển vị trí Module điều khiển vị trí thường sử dụng EM253

SIWAREX MS: Là module cân đa linh hoạt, sử dụng với hệ thống cân đo lực sử dụng PLC S7-200

Hình 4.4: Khả truyền thơng PLC S7-200

4.2 Màn hình điều khiển

Trong u cầu điều khiển có giám sát PLC S7-200 gắn thêm hình đểđiều khiển giám sát Hiện có loại là: hình hiển thị dịng văn (Text Display), hình điều khiển bàn phím (Operator panel) hình cảm ứng (Touch Panel)

* Bảng điều khiển hiển thị dòng văn (Text Display): Các hình có giá thành thấp, cho phép người vận hành máy xem, giám sát dịng văn thay đổi thơng số hay chế độ hoạt động hệ thống

điều khiển phím bảng điều khiển Gồm có loại TD100C, TD200C, TD 200, TD400C (hình 4.5)

Hình 4.5: Bảng điều khiển hiển thị dịng văn bản S7-22x

Ethernet Network PROFIBUS Network

AS-Interface Field Bus

PPI/MPI Network ASCII Protocol

- E-Mail - HTML - FTP

- Teleservice - SMS/paging - PPI/modbus RTU Phone Network CP

243-2 EM

277

CP 243-1

EM 241 CP

Các bảng điều khiển có thểđược thiết lập thông báo nút nhấn

điều khiển dễ dàng công cụ Text Display wizard(menu lệnh Tools > Text Display Wizard)trong STEP Micro/WIN

* Operator Panel Touch Panel: Các hình ứng dụng điều khiển giám sát máy móc, thiết bị nhỏ Thời gian thiết lập cấu hình vận hành nhanh với phần mềm WinCC flexible Gồm có loại: OP 73micro, TP 177micro (màn hình thay hình trước TP 070/TP 170micro) (hình 4.6)

Hình 4.6: Màn hình OP 73micro TP 177mico 4.3 Các vùng nhớ

Bộ nhớ PLC S7-200 chia làm vùng nhớ bảng 4.3. * Vùng nhớđệm ngõ vào sốI:

CPU đọc trạng thái tín hiệu tất ngõ vào sốởđầu chu kỳ quét, sau chứa giá trị vào vùng nhớ đệm ngõ vào Có thể

truy cập vùng nhớ theo bit, Byte, Word hay Doubleword

* Vùng nhớđệm ngõ sốQ:

Trong trình xử lý chương trình CPU lưu giá trị xử lý thuộc vùng nhớ ngõ vào Tại cuối vòng quét CPU chép nội dung vùng nhớ đệm chuyển ngõ vật lý Có thể truy cập vùng nhớ

này theo bit, Byte, Word hay Doubleword

* Vùng nhớ biến V:

Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ kết phép tốn trung gian có

được xử lý logic chương trình Cũng sử dụng vùng nhớđể

lưu trữ liệu khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụđiều khiển Có thể truy cập vùng nhớ theo bit, Byte, Word hay Doubleword

* Vùng nhớ M:

Có thể coi vùng nhớ M relay điều khiển chương trình để lưu trữ trạng thái trung gian phép tốn hay thơng tin điều khiển khác Có thể truy cập vùng nhớ theo bit, Byte, Word hay Doubleword.

S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho định thời, định thời

được sử dụng cho u cầu điều khiển cần trì hỗn thời gian Giá trị thời gian sẽđược đếm tăng dần theo độ phân giải 1ms, 10ms 100ms

Mô tả CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 224XP CPU226

Kích thước chương

trình người dùng KB KB KB 12 KB 16 KB

Kích thước liệu KB KB KB 10 KB 10 KB

Vùng đệm vào số I0.0 … I15.7 I0.0 … I15.7 I0.0 … I15.7 I0.0 … I15.7 I0.0 … I15.7

Vùng đệm số Q0.0 Q15.7 Q0.0 Q15.7 Q0.0 Q15.7 Q0.0 Q15.7 Q0.0 Q15.7

Ngõ vào analog AIW0 AIW30 AIW0 AIW30 AIW0 AIW62 AIW0 AIW62 AIW0 AIW62

Ngõ analog AQW0…AQW30 AQW0…AQW30 AQW0…AQW62 AQW0…AQW62 AQW0…AQW62

Vùng nhớ biến (V) VB0…VB2047 VB0…VB2047 VB0…VB8191 VB0…VB10239 VB0…VB10239

Vùng nhớ cục

(L) LB0…LB63 LB0…LB63 LB0…LB63 LB0…LB63 LB0…LB63

Vùng nhớ bit (M) M0.0…M31.7 M0.0…M31.7 M0.0…M31.7 M0.0…M31.7 M0.0…M31.7

Vùng nhớđặc biệt

Chỉđọc (SM)

SM0.0…SM179.7 SM0.0…SM29.7 SM0.0…SM299.7 SM0.0…SM29.7 SM0.0…SM549.7 SM0.0…SM29.7 SM0.0…SM549.7 SM0.0…SM29.7 SM0.0…SM549.7 SM0.0…SM29.7 Timer Retentive on-delay 1ms 10ms 100ms

On/Off delay 1ms 10ms 100ms 256 (T0…T255) T0, T64 T1…T4, T65…T68 T5…T31, T69…T95 T32, T96 T33 … T36, T97 … T100 T37 … T63, T101 … T255

256 (T0…T255) T0, T64 T1…T4, T65…T68 T5…T31, T69…T95 T32, T96 T33 … T36, T97 … T100 T37 … T63, T101 … T255

256 (T0…T255) T0, T64 T1…T4, T65…T68 T5…T31, T69…T95 T32, T96 T33 … T36, T97 … T100 T37 … T63, T101 … T255

256 (T0…T255) T0, T64 T1…T4, T65…T68 T5…T31, T69…T95 T32, T96 T33 … T36, T97 … T100 T37 … T63, T101 … T255

256 (T0…T255) T0, T64 T1…T4, T65…T68 T5…T31, T69…T95 T32, T96 T33 … T36, T97 … T100 T37 … T63, T101 … T255

Counter C0 … C255 C0 … C255 C0 … C255 C0 … C255 C0 … C255

Bộđếm tốc độ cao HC0 …HC5 HC0 …HC5 HC0 …HC5 HC0 …HC5 HC0 …HC5

Bit điều khiển trình

tự (S) S0.0 …S31.7 S0.0 …S31.7 S0.0 …S31.7 S0.0 …S31.7 S0.0 …S31.7

Thanh ghi Accu AC0 … AC3 AC0 … AC3 AC0 … AC3 AC0 … AC3 AC0 … AC3

Jumps/Labels … 255 … 255 … 255 … 255 … 255

Call/Subroutine … 63 … 63 … 63 … 63 … 127

Interrupt routines … 127 … 127 … 127 … 127 … 127

Ô nhớ sườn xung

(positive/negative) 256 256 256 256 256

PID loops … … … … …

Port Port Port Port Port 0, Port Port 0, Port

Bảng 4.3: Các vùng nhớ đặc điểm CPU S7-200. * Vùng nhớ bộđếm C:

* Vùng nhớ bộđếm tốc độ cao HC (High speed Counter):

Các bộđếm tốc độ cao sử dụng đểđếm kiện tốc độ cao độc lập với vòng quét CPU Giá trị đếm số nguyên 32 bit có dấu Để truy xuất giá trị đếm đếm tốc độ cao cần xác định địa đếm tốc độ cao, sủ dụng vùng nhớ HC số đếm, ví dụ HC0 Giá trị đếm hành đếm tốc độ cao giá trị đọc truy xuất theo double word

* Các ghi AC (Accumulators):

Các ghi AC phần tử đọc/ghi mà dùng để truy xuất giống nhớ Chẳng hạn, sử dụng ghi để truy xuất thông số từ chương trình (Subroutine) lưu trữ giá trị trung gian để sử dụng cho tính tốn Các CPU S7-200 có ghi AC0, AC1, AC2 AC3 Chúng ta truy xuất liệu ghi theo Byte, Word, Doubleword

* Vùng nhớđặc biệt SM (Special Memory):

Các bit SM phần tử cho phép truyền thơng tin CPU chương trình người dùng Có thể sử dụng bit để chọn lựa điều khiển số chức đặc biệt CPU, chẳng hạn bit lên mức vòng quét đầu tiên, bit phát xung có tần số 1Hz…Chúng ta truy xuất vùng nhớ SM theo bit, byte, word, doubleword

* Vùng nhớ cục L (Local Memory Area):

Vùng nhớ có độ lớn 64 Byte, 60 byte có thểđược dùng

vùng nhớ cục hay chuyển thông số tới chương trình con, byte cuối dùng cho hệ thống Vùng nhớ tương tự vùng nhớ biến V

khác chỗ biến vùng nhớ V cho phép sử dụng tất khối chương trình cịn vùng nhớ L có tác dụng phạm vi soạn thảo khối chương trình mà thơi Vị trí biến thuộc vùng nhớ L chương trình khơng thể sử dụng chương trình ngược lại

* Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI (Analog Inputs):

Các PLC S7-200 chuyển giá trị tương tự (chẳng hạn điện áp hay nhiệt độ) thành giá trị số chứa vào vùng nhớ 16 bit Bởi giá trị

tương tự chiếm vùng nhớ word nên chúng ln ln có giá trị word chẵn, chẳng hạn AIW0, AIW2, AIW4 giá trị chỉđọc

* Vùng nhớ ngõ tương tự AQ (Analog Outputs):

Các PLC S7-200 chuyển giá trị số 16 bit sang giá trị điện áp dòng điện, tương ứng với giá trị số (digital) Giống ngõ vào tương tự

chúng ta truy xuất ngõ tương tự theo word Và giá trị

4.4 Qui ước địa chỉ PLC S7-200

4.4.1 Truy xuất theo bit

Để truy xuất địa theo dạng Bit xác định vùng nhớ, địa

của Byte địa Bit Ví dụ:

Trong hình 4.7 đồ vùng nhớ đệm liệu ngõ vào I (Process Image Input) Bản đồ vùng nhớ khác có cấu trúc tương tự Bit thấp bit nằm bên phải bit cao bit nằm bên trái Do hồn tồn khai báo tương tự ví dụ trên, chẳng hạn như: Q1.0, V5.2, M0.1…Dung lượng vùng nhớ phụ thuộc vào loại CPU mà sử dụng

4.4.2 Truy xuất theo byte (8 bit)

Khi truy xuất liệu theo byte, xác định vùng nhớ, thứ tự byte cần truy xuất

Ví dụ:

Tương tự ví dụ ta khai báo cho vùng nhớ khác, chẳng hạn

IB3, MB2, QB5

4.4.3 Truy xuất theo word (16 bit)

Đối với truy xuất vùng nhớ theo dạng word cần xác định vùng nhớ cần truy xuất, khai báo dạng word địa word vùng nhớ Mỗi vùng nhớ dạng word gồm byte gọi byte thấp byte cao

Ví dụ:

Chú ý:

7 Byte Byte Byte Byte

Bit

- Đối với tín hiệu tương tự (Analog) có dạng truy xuất truy xuất theo word Điều tín hiệu tương tự ứng với giá trị số nguyên 16 bit Ví dụ: AIW0, AIW2, AQW0…

- Khi truy xuất địa theo word hai word liền kề bắt buộc cách byte Ví dụ ta cần chứa liệu dạng số interger vào vùng biến V, liệu thứ giả sử chứa vào VW20 word lưu liệu thứ hai VW22

4.4.4 Truy xuất theo word (Double word = 32 bit)

Khi truy xuất vùng nhớ 32 bit, tương ứng với byte Trong gồm có word thấp, word cao byte thấp, byte cao

Ví dụ: VD100

Bảng tóm tắt việc truy xuất vùng nhớ theo bit, byte, word double word cho bảng 4.4

Cách truy xuất CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 224XP CPU 226

Truy xuất Bit (byte.bit) I Q V M SM S T C L

0.0 15.7 0.0 15.7 0.0 2047.7 0.0 31.7 0.0 165.7 0.0 31.7 255 255 0.0 63.7

0.0 15.7 0.0 15.7 0.0 2047.7 0.0 31.7 0.0 299.7 0.0 31.7 255 255 0.0 63.7

0.0 15.7 0.0 15.7 0.0 8191.7 0.0 31.7 0.0 549.7 0.0 31.7 255 255 0.0 63.7

0.0 15.7 0.0 15.7 0.0 10239.7 0.0 31.7 0.0 549.7 0.0 31.7 255 255 0.0 63.7

0.0 15.7 0.0 15.7 0.0 10239.7 0.0 31.7 0.0 549.7 0.0 31.7 255 255 0.0 63.7 Truy xuất Byte IB

QB VB MB SMB SB LB AC KB (Constant)

0 15 15 2047 31 165 31 63 KB (Constant)

0 15 15 2047 31 299 31 63 KB (Constant)

0 15 15 8191 31 549 31 63 KB (Constant)

0 15 15 10239 31 549 31 63 255 KB (Constant)

0 15 15 10239 31 549 31 63 255 KB (Constant)

Truy xuất Word IW

QW VW MW SMW SW T C LW AC AIW AQW KW (Constant)

0 14 14 2046 30 164 30 255 255 62 30 30 KW (Constant)

0 14 14 2046 30 298 30 255 255 62 30 30 KW (Constant)

0 14 14 8190 30 548 30 255 255 62 62 62 KW (Constant)

0 14 14 10238 30 548 30 255 255 62 62 62 KW (Constant)

0 14 14 10238 30 548 30 255 255 62 62 62 KW (Constant)

T xuất Double word ID

QD VD

0 12 12 2044

0 12 12 2044

0 12 12 8188

0 12 12 10236

MD SMD SD LD AC HC KD (Constant)

0 28 162 28 60 KD (Constant)

0 28 296 28 60 KD (Constant)

0 28 546 28 60 KD (Constant)

0 28 546 28 60 KD (Constant)

0 28 546 28 60 KD (Constant)

Bảng 4.4: Truy xuất vùng nhớ theo địa bit, byte, word, double word

Tóm lại, có bốn dạng truy xuất liệu Trong yêu cầu điều khiển cụ thể chọn truy xuất theo dạng

- Kiểm tra trạng thái tín hiệu tạo từ ngoại vi nối với ngõ vào số nút nhấn, cảm biến, công tắc hành trình… chọn truy xuất bit, trường hợp chọn địa ngõ vào tương

ứng kết nối ví dụ I0.0, I0.5, I1.1…

- Xuất tín hiệu cấu chấp hành nhận tín hiệu nhị phân

relay, đèn báo, van từ … chọn truy xuất bit, trường hợp chọn địa ngõ tương ứng kết nối ví dụ Q0.0, Q0.2, Q1.0…

- Nhận tín hiệu từ cảm biến tạo tín hiệu analog cảm biến nhiệt độ, áp suất, độ ẩm … sử dụng địa word, ví dụ: AIW0, AIW2, AIW4…

- Xuất tín hiệu analog cấu chấp hành nhận tín hiệu analog ngõ vào analog biến tần, van tỉ lệ … sử dụng địa word, ví dụ: AQW0, AQW2, AQW4…

- Trong trình thực chương trình cần lưu trữ thông tin dạng số 16 bit nhưđếm số sản phẩm (số nguyên 16 bit) truy cập địa

word, dạng 32 bit nhiệt độ, áp suất (số thực) truy cập

địa double word…

4.5 Xử lý chương trình

S7-200 thực đọc ghi liệu theo logic điều khiển chương trình liên tục theo chu kỳ

Hoạt động S7-200 đơn giản:

- Đọc trạng thái ngõ vào

- S7-200 sử dụng ngõ vào để thực logic điều khiển theo chương trình lưu trữ Dữ liệu ln cập nhật chương trình thực

- Xuất liệu ngõ

Tùy theo trạng thái ngõ mà contactor có điện hay điện tương

ứng động hoạt động hay dừng

Hình 4.8: Điều khiển ngõ vào Hình 4.9: Chu kỳ quét S7-200 * Chu kỳ quét S7-200

S7-200 thực loạt nhiệm vụ theo chu kỳ Việc thực nhiệm vụ theo chu kỳđược gọi chu kỳ qt (scan cycle) Hình 4.9 ví dụ chu kỳ quét S7-200 thực nhiệm vụ sau chu kỳ

quét:

- Đọc ngõ vào: S7-200 chép trạng thái ngõ vào vật lý vào bộđệm ngõ vào

Digital inputs: Mỗi chu kỳ quét bắt đầu cách đọc giá trị hành các ngõ vào số sau ghi giá trị vào vùng đệm ngõ vào Analog inputs: S7-200 không cập nhật ngõ vào analog từ module mở rộng chu kỳ qt bình thường trừ có kích hoạt khâu lọc ngõ vào analog (xem chương xử lý tín hiệu analog) Bộ

lọc analog cung cấp cho phép ta có tín hiệu ổn định Có thể cho phép analog điểm ngõ vào analog Khi ngõ vào analog kích hoạt lọc, S7-200 cập nhật ngõ vào analog một lần chu kỳ quét lưu trữ giá trị lọc Giá trị lọc cung cấp truy cập ngõ vào analog Khi lọc analog khơng kích hoạt, S7-200 đọc giá trị ngõ vào analog từ module mở rộng lần chương trình truy xuất ngõ vào analog

- Thực hiện theo logic điều khiển chương trình: S7-200 thực lệnh chương trình lưu giá trị vào vùng nhớ

Khi thực chu kỳ quét, S7-200 thi hành từ lệnh lệnh cuối Các lệnh truy cập I/O tức cho phép ta truy xuất ngay ngõ vào ngõ thực chương trình như chương trình ngắt (interrupt routine)

bình thường Nó thực có kiện ngắt (có thể xảy bất kỳ thời điểm chu kỳ quét)

- Xử lý bất kỳ yêu cầu truyền thông nào: S7-200 thi hành

nhiệm vụđược yêu cầu cho truyền thông

Trong giai đoạn xử lý thông tin chu kỳ quét, S7-200 xử lý bất kỳ

thông tin nhận từ cổng truyền thông từ module truyền thông (intelligent I/O module)

- Thực hiện tự chẩn đoán CPU: S7-200 tự kiểm tra đểđảm bảo phần firmware, nhớ chương trình, moule mở rộng làm việc

Trong giai đoạn này, S7-200 kiểm tra cho hoạt động thích hợp CPU trạng thái module mở rộng

- Xuất ngõ ra: Các giá trịđược lưu vùng đệm ngõ xuất ngõ vật lý

Tại cuối chu kỳ, S7-200 xuất giá trị được lưu bộ đệm ngõ đến ngõ số (Các ngõ analog cập nhật lập tức, không phụ thuộc vào chu kỳ quét)

Việc thực chương trình cịn tùy thuộc vào S7-200 chế độ

STOP hay chếđộ RUN Ở chếđộ RUN chương trình thực hiện; cịn

5 KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI

5.1 Kết nối dây giữa PLC thiết bị ngoại vi

Việc kết nối dây PLC với ngoại vi quan trọng Nó định đến việc PLC giao tiếp với thiết bị lập trình (máy tính) hệ

thống điều khiển hoạt động theo yêu cầu thiết kế hay khơng Ngồi việc nối dây cịn liên quan đến an toàn cho PLC hệ

thống điều khiển

5.1.1 Giới thiệu CPU 224 cách kết nối với thiết bị ngoại vi

Sơđồ bề mặt bộđiều khiển lập trình S7-200 CPU 224 cho

hình 5.1

Hình 5.1: Bộđiều khiển lập trình S7-200 CPU 224

Để cho điều khiển lập trình hoạt động người sử dụng phải kết nối PLC với nguồn cung cấp ngõ vào với thiết bị

ngoại vi Muốn nạp chương trình vào CPU, người sử dụng phải soạn thảo chương trình thiết bị lập trình máy tính với phần mềm tương

với PLC Như vậy, để hệ thống điều khiển khiển PLC hoạt động lập trình cho nó, cần phải kết nối PLC với máy tính ngõ vào với ngoại vi

5.1.2 Kết nối với máy tính

Đối với thiết bị lập trình hãng Siemens có cổng giao tiếp PPI kết nối trực tiếp với PLC thông qua sợi cáp Tuy nhiên máy tính cá nhân cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI Có loại cáp chuyển đổi cáp RS-232/PPI Multi-Master cáp USB/PPI Multi-Master

* Cáp RS-232/PPI multi-master:

Hình dáng cáp công tắc chọn chếđộ truyền cho hình 5.2

Hình 5.2: Hình dáng cáp RS-232/PPI chuyển mạch cáp

Tùy theo tốc độ truyền máy tính CPU mà cơng tắc 1,2,3

được đểở vị trí thích hợp Thơng thường CPU 22x tốc độ truyền thường đặt 9,6 KBaud (tức công tắc 123 đặt theo thứ tự 010)

Tùy theo truyền thông 10 Bit hay 11 Bit mà cơng tắc đặt vị trí thích hợp Khi kết nối bình thường với máy tính cơng tắc chọn chế độ

truyền thông 11 Bit (cơng tắc đặt vị trí 0)

modem port RS-232 cáp PC/PPI đặt vị trí Data Terminal Equipment (DTE) (cơng tắc vị trí 1)

Cơng tắc sử dụng đểđặt cáp RS-232/PPI Multi-Master thay

cáp PC/PPI hoạt động chếđộ Freeport đặt chế độ PPI/Freeport (công tắc vị trí 0) Nếu kết nối bình thường PPI (master) với phần mềm STEP Micro/Win 3.2 SP4 cao đặt chếđộ PPI (cơng tắc vị

trí 1)

Sơ đồ nối cáp RS-232/PPI Multi-Master máy tính CPU S7-200 với tốc độ truyền 9,6 Kbaud cho hình 5.3

Hình 5.3: Kết nối máy tính với CPU S7-200 RS-232/PPI Multi-Master

* Cáp USB/PPI multi-master:

Hình dáng cáp cho hình 5.4

Hình 5.4: Hình dáng cáp USB/PPI

7-Micro/WIN 3.2 Service Pack (hoặc cao hơn) Cáp có thểđược sử dụng với loại CPU22x sau Cáp USB không hỗ trợ truyền thông Freeport download cấu hình TP070 từ phần mềm TP Designer

5.1.3 Nối nguồn cung cấp cho CPU

Tùy theo loại họ PLC mà CPU khối riêng có đặt sẵn ngõ vào số chức đặc biệt khác Hầu hết PLC họ S7-200 nhà sản xuất lắp đặt khâu vào, khâu CPU vỏ hộp Nhưng nguồn cung cấp cho khâu hoàn toàn

độc lập Nguồn cung cấp cho CPU họ S7-200 là: Xoay chiều: 20 29 VAC , f = 47 63 Hz;

85 264 VAC, f = 47 63 Hz Một chiều: 20,4 28,8 VDC

Hình 5.5 a,b sơđồ nối dây nguồn cung cấp cho CPU

a Cấp nguồn cho CPU 2xx loại DC/DC/DC; b Cấp nguồn cho CPU 2xx loại AC/DC/RLY

Hình 5.5: Nối nguồn cung cấp cho CPU

Để nhận biết việc cấp nguồn cho CPU, khối vào, khối số ta vào chữ sốđi kèm theo CPU Các mã số kèm theo CPU 2xx có sau:

· CPU 2xx DC/DC/DC: Nguồn cấp cho CPU DC, nguồn cho ngõ vào DC, nguồn cấp cho ngõ DC

· CPU 2xx AC/DC/Relay: Nguồn cấp cho CPU AC, nguồn cho ngõ vào DC, ngõ Relay cấp nguồn DC AC

Các ngõ vào, PLC cần thiết để điều khiển giám sát trình

điều khiển Các ngõ vào phân thành loại bản: số

(Digital) tương tự (analog) Hầu hết ứng dụng sử dụng ngõ vào/ra số Trong đề cập đến việc kết nối ngõ vào/ra số với ngoại vi, ngõ vào/ra tương tự trình bày chương “xử lý tín hiệu analog”.

Đối với điều khiển lập trình họ S7-200, hãng Siemens đưa nhiều loại CPU với điện áp cung cấp cho ngõ vào khác Tùy thuộc loại CPU mà ta nối dây khác Việc thực nối dây cho CPU tra cứu sổ tay kèm theo hãng sản xuất

5.1.4.1 Kết nối ngõ vào số với ngoại vi

Các ngõ vào số PLC có thểđược chế tạo khối riêng, kết hợp với ngõ chung khối tích hợp khối CPU Trong trường hợp vậy, ngõ vào phải cung cấp nguồn riêng với cấp điện áp tùy thuộc vào loại ngõ vào Cần lưu ý khối ngõ vào ngõ vào tích hợp sẵn CPU có nhóm

được cung cấp nguồn độc lập Vì cần lưu ý cấp nguồn cho nhóm Nguồn cung cấp cho khối vào họ S7-200 là:

Xoay chiều: 15 35 VAC, f = 47 63 Hz; dòng cần thiết nhỏ 4mA 79 135 VAC, f = 47 63 Hz; dòng cần thiết nhỏ 4mA Một chiều: 15 30 VDC; dòng cần thiết nhỏ 4mA

Sơ đồ mạch điện bên số ngõ vào cho hình 5.6a,b

a) b)

Hình 5.6: a) Mạch điện ngõ vào số sử dụng nguồn cung cấp DC b) Mạch điện ngõ vào số sử dụng nguồn cung cấp AC

Tùy theo yêu cầu mà định sử dụng loại ngõ vào + Ngõ vào DC: - Điện áp DC thường thấp an tồn

- Đáp ứng ngõ vào DC nhanh

- Điện áp DC có thểđược kết nối với nhiều phần tử hệ

+ Ngõ vào AC: - Ngõ vào AC u cầu cần phải có thời gian Ví dụ

điện áp có tần số 50 Hz phải yêu cầu thời gian đến 1/50 giây nhận biết

- Tín hiệu AC bị nhiễu tín hiệu DC, chúng thích hợp với khoảng cách lớn môi trường nhiễu (từ)

- Nguồn AC kinh tế

- Tín hiệu AC thường sử dụng thiết bị tự động hữu

Đối với ngõ vào số, kết nối với ngoại vi, ngoại trừ trường hợp

đặc biệt thơng thường ngõ vào kết nối với tạo tín hiệu nhị phân như: nút nhấn, công tắc, cảm biến tiếp cận Hình 5.7a,b,c minh họa cách kết nối dây ngõ vào PLC với tạo tín hiệu nhị phân khác

Cần lưu ý đến loại cảm biến kết nối với ngõ vào PLC (xem lại chương 3: cảm biến cấu chấp hành điều khiển logic)

Trong ví dụ hình 5.7a có ngõ vào, nút nhấn thường hở, hai tiếp điểm relay nhiệt, ba cảm biến tiếp cận với ngõ relay Cả ba tạo tín hiệu cung cấp nguồn 24VDC Khi tiếp điểm hở

hoặc cảm biến phát tín hiệu “0” khơng có điện áp ngõ vào Nếu tiếp điểm đóng lại cảm biến phát tín hiệu “1” ngõ vào cấp

điện

DC 24V INPUTS S en so r V+ V-M 24 V DC 24V INPUTS M 24 V P N P S en so r V+ V-PNP DC 24V INPUTS L 24 V N P N S en so r V+ V-NPN

a) b) c)

Hình 5.7: Kết nối ngõ vào với ngoại vi

a Nút nhấn cảm biến có ngõ relay nối với ngõ vào loại sinking

Đối với ngõ vào CPU 214 DC/DC/DC, CPU 224 AC/DC/Relay theo sổ tay kết nối hình 5.10 hình 5.11

5.1.4.2 Kết nối ngõ số với ngoại vi

Các ngõ PLC có thểđược chế tạo khối riêng, kết hợp với ngõ chung khối tích hợp khối CPU Trong trường hợp vậy, ngõ phải cung cấp nguồn riêng với cấp điện áp tùy thuộc vào loại ngõ Cần lưu ý khối ngõ tích hợp sẵn CPU có nhóm cung cấp nguồn độc lập Vì cần lưu ý cấp nguồn cho nhóm Nguồn cung cấp cho khối họ S7-200 là:

Xoay chiều: 20 264 VAC , f = 47 63 Hz;

Một chiều: 30 VDC ngõ rơ le; 20.4 28.8 VDC ngõ transistor;

Các khối tiêu chuẩn PLC thường có đến 32 ngõ theo loại có dịng định mức khác Ngõ rơ le, transistor triac Rơ le ngõ linh hoạt Chúng ngõ AC DC Tuy nhiên

đáp ứng ngõ rơ le chậm, giá thành cao bị hư hỏng sau vài triệu lần

đóng cắt Cịn ngõ transistor sử dụng với nguồn cung cấp DC ngõ triac sử dụng với nguồn AC Tuy nhiên đáp ứng ngõ nhanh

Hình 5.8: Mạch điện bên loại ngõ khác

a) Ngõ transistor ; b) Ngõ relay ; c) Ngõ triac

Đối với ngõ số, kết nối với ngoại vi, ngoại trừ trường hợp

đặc biệt thơng thường ngõ kết nối với đối tượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân như: đèn báo, cuộn dây rơ le, chng báo Hình 5.9 minh họa cách kết nối dây ngõ PLC với cấu chấp hành Hình 5.9a ví dụ cho khối sử dụng 24Vdc với mass chung Tiêu biểu cho loại ngõ transistor Trong ví dụ ngõ kết nối với tải công suất nhỏ đèn báo cuộn dây relay Quan sát mạch kết nối này, đèn báo sử dụng nguồn cung cấp 24Vdc Nếu ngõ mức logic “1” (24Vdc) dịng chảy từ ngõ qua đèn H1 xuống Mass (M), đèn sáng Nếu ngõ mức logic “0” (0V), đèn H1 tắt Nếu ngõ

ở mức logic “1” cuộn dây rơ le có điện, làm tiếp điểm đóng lại cung cấp điện 220 Vac cho động

Hình 5.9b ví dụ ngõ relay sử dụng nguồn cấp 24 Vdc, hình 5.9c ví dụ ngõ triac sử dụng nguồn xoay chiều 24 Vac

Một ý quan trọng kết nối ngõ cần tra cứu sổ tay khối ngõ có để có thơng tin xác tránh cốđáng tiếc xảy Hình 5.10 ví dụ CPU 214 với nguồn cung cấp DC, ngõ vào DC ngõ DC nối dây với ngoại vi ( trích từ sổ tay S7-200 Programmable Controller System Manual) Ta nhận thấy nhóm ngõ vào

một nhóm ngõ CPU cung cấp nguồn riêng 24 Vdc Ngoài khối CPU cịn có nguồn phụ 24 Vdc (đến 280 mA) sử dụng để

L+ M DC 24V OUTPUTS 220V M ~ K1 H1 24V L RELAY OUTPUTS 220V M ~ K1 H1 24V L AC OUTPUTS 220V M ~ K1 H1 24V

a) b) c)

Hình 5.9: Kết nối dây ngõ PLC với cấu chấp hành

Hình 5.11: Sơđồ nối dây CPU 224 AC/DC/Relay với nguồn ngoại vi

5.2 Kiểm tra việc kết nối dây bằng phần mềm

Một công việc quan trọng cho người lắp đặt vận hành biết kết nối ngõ vào/ra với ngoại vi có hay khơng trước nạp chương trình điều khiển vào CPU Hoặc hệ thống hoạt động bình thường cố hư hỏng xảy phần ngoại vi bị hư

và phát cách Các phần mềm cho bộđiều khiển PLC thường có trang bị thêm cơng cụđể kiểm tra việc kết nối dây ngõ vào/ra với ngọai vi Trong phần mềm Step Micro/Win (phần mềm lập trình cho họ

S7-200) có trang bị thêm phần mục Status Chart

Để sử dụng phần mềm tốt xem thêm chương “Phần mềm STEP 7-Micro/Win ngơn ngữ lập trình”.

5.2.1 Status Chart

Chúng ta sử dụng Status Chart đểđọc, ghi cưỡng biến chương trình theo mong muốn Để mở Status Chart, ta nhấp

đúp chuột vào biểu tượng Status Chart cửa sổ Navigation Bar hình Step 7-Micro/Win32 vào mục View → Component →

StatusChart

Hình 5.9 ví dụ cách sử dụng Status Chart Đểđọc hay ghi biến thực theo bước sau:

Bước 1: Ở ô đầu tiên cột Address ta nhập vào địa chỉ hay tên ký hiệu của một biến chương trình ứng dụng mà muốn giám sát hoặc điều khiển, sau đó ấn ENTER Lặp lại bước này cho tất cả biến được thêm vào biểu đồ

Bước 2: Nếu biến Bit (ví dụ:I, Q, M), kiểu biến đặt cột Format bit Nếu biến byte, word, hay double word chọn cột Format nhấp đúp chuột để tìm kiểu biến mong muốn

Bước 3: Để xem giá trị hành biến PLC biểu đồ, nhấp chuột vào biểu tượng chọn Debug → Chart Status

Để chụp giá trị biến thời điểm nhấp chuột sử

dụng Debug → Single Read nhấp chuột vào biểu tượng

Bước 4: Để dừng việc giám sát nhấp chuột vào biểu tượng chọn Debug → Chart Status

Bước 5: Để thay đổi giá trị biến nhiều biến, nhập giá trị

mới vào cột “New Value” cho biến mong muốn nhấp chuột vào biểu tượng chọn Debug → Write All để ghi tất

HÌnh 5.13: Ví dụ status chart

5.2.3 Cưỡng biến với Status Chart

Trong số trường hợp cần thiết phải ép buộc ngõ vào ngõ biến chương trình theo giá trị mong muốn cho phù hợp với hòan cảnh họat động hệ thống để

kiểm tra lỗi xảy hệ thống điều khiển, ta sử dụng công cụ

cưỡng biến (Force)

Để cưỡng biến Status Chart với giá trị xác định, thực bước sau:

Bước 1: Chọn ô cột Address, vào địa hay hay tên biến cần cưỡng

Bước 2: Nếu biến Bit (ví dụ:I0.0, Q0.1), kiểu biến cột Format luôn bit Nếu biến byte, word, hay double word chọn

cột Format nhấp đúp chuột để tìm kiểu biến mong muốn

Bước 3: Để cưỡng biến với giá trị hành, trước tiên đọc giá trị

hiện hành PLC cách nhấp chuột vào biểu tượng chọn Debug → Chart Status

Gỡ bỏ tất giá trị cưỡng

Đọc giá trị bị cưỡng CPU

Bỏ giá trị bị cưỡng chọn

cưỡng biến chọn

Báo cho biết biến bị

cưỡng

Nhấp cuộn ô chứa giá trị hành muốn cưỡng Nhấp chuột vào biểu tượng chọn Debug → Forceở vị trí giá trị hành để cưỡng biến giá trịđó

Bước 4: Để cưỡng giá trị cho biến, nhập giá trị vào cột “New Value” nhấp chuột vào biểu tượng chọn Debug

→ Force

Bước 5: Để xem giá trị hành tất biến bị cưỡng bức, kích chuột vào biểu tượng Read All Forced chọn Debug →

Read All Forced

Bước 6: Để cho tất biến trở lại trạng thái bình thường, kích chuột vào biểu tượng Unforce All chọn Debug → Unforce All Muốn gỡ bỏ cưỡng biến, chọn biến mong muốn nhấp chuột vào biểu tượng chọn Debug → Unforce.

5.2.4 Ứng dụng Status Chart việc kiểm tra kết nối dây S7-200

Sau kết nối dây ngọai vi với ngõ vào/ra PLC, việc kiểm tra lại kết nối dây để phát lỗi kết nối Một công cụ hữu hiệu sử dụng Status Chart Lưu ý kiểm tra kết nối dây:

· Đối với ngõ vào:

- Các ngõ vào nối với tiếp điểm thường đóng hay tín hiệu có mức logic “1” ngõ vào có điện áp đèn báo trạng thái ngõ vào sáng Khi quan sát status chart, ta nhận thấy giá trị có mức logic “1”

- Việc kiểm tra ngõ vào nên thực cho ngõ vào theo bảng kết nối dây vào/ra với ngoại vi Có nghĩa lần ta

thay đổi trạng thái tạo tín hiệu (nút nhấn, cảm biến, ) quan sát trạng thái ngõ vào kết nối với status chart

- Ghi chép lại kết nối bị sai sữa chữa · Đối với ngõ ra:

- Ở trạng thái bình thường chưa có chương trình tất ngõ PLC mức logic “0” (khơng có điện áp) đèn báo trạng thái ngõ tắt

- Việc kiểm tra nối dây ngõ nên thực ngõ theo bảng kết nối dây cách cho ngõ muốn kiểm tra lên mức lodic “1” status chart quan sát trạng thái ngoại vi kết nối tương ứng Nếu ngoại vi tương ứng có điện chứng tỏ kết nối

- Ghi chép lại kết nối sai sữa chữa

5.3 Câu hỏi tập

BT 5.1: Ngõ vào PLC đóng điện cho cuộn dây rơ le để điều khiển động cơđược không? Các khối vào khối đóng vai trị việc giao tiếp PLC thiết bị ngọai vi?

BT 5.2: Các khối mở rộng ngõ vào/ra có lợi ích gì?

BT 5.3: Điều xảy ngõ AC cấp nguồn DC?

BT 5.4: Một khối vào/ra mở rộng PLC họ S7-200 loại EM223 gồm có ngõ vào DC/8 ngõ rơle Các ngõ vào nối với nút nhấn, ngõ

được nối với rơle trung gian sử dụng nguồn 24VDC dùng đểđóng mạch cho contactor 220VAC đểđiều khiển động pha 220V/380V ngõ

được nối với đèn báo 220VAC để báo chiều quay động ngõ

được sử dụng cho van khí nén 24 VDC Hãy vẽ sơ đồ nối dây ngõ vào với ngoại vi theo yêu cầu

BT 5.5: Hãy thiết kế dự án điều khiển PLC Trước đặt hàng, cần phải phác thảo việc nối dây chọn lựa loại PLC khối vào/ra có ngõ vào/ra tương ứng Các thiết bị sử dụng để nối với ngõ vào gồm có: cơng tắc hành trình, nút nhấn thường hở, nút nhấn thường đóng tiếp điểm nhiệt Ngõ điều khiển van solenoid 24VDC, đèn báo 110VAC động 220VAC/50HP Hãy lựa chọn loại PLC khối vào/ra phù hợp kết nối dây theo yêu cầu

đặt

BT 5.6: Hãy phác thảo sơ đồ nối dây cho ngõ PLC theo yêu cầu

được liệt kê đây:

- Một van khí nén có cuộn dây solenoid - Một đèn báo 24VDC

- Một đèn báo 120 VAC

6 Phần mềm Micro/Win ngôn ngữ lập trình

6.1 Cài đặt phần mềm STEP 7-Micro/WIN

STEP 7-Micro/WIN phần mềm lập trình cho họ PLC S7-200 Hiện phiên sử dụng STEP 7-Micro/Win V4.0 Service Pack

6.1.1 Yêu cầu hệđiều hành phần cứng

Máy tính cá nhân PC, muốn cài đặt phần mềm STEP 7-micro/WIN phải thỏa mãn yêu cầu sau đây:

- Microsoft Windows 2000 Service Pack cao hơn, Windows XP Home, Windows XP Professional

- Có 350 MB ổđĩa cứng cịn trống

- Sử dụng chếđộ cài đặt font chữ nhỏđộ phân giải hình tối thiểu 1024x768 pixels

Nếu chưa có cáp để kết nối máy tính với PLC S7-200 ta

soạn thảo chương trình chế độ offline kiểm tra hoạt động chương trình với phần mềm mơ

Để truyền thông với S7-200, ta cần phần cứng sau: - PC/PPI Cable kết nối CPU S7-200 với PC qua cổng USB - PC/PPI Cable kết nối CPU S7-200 với PC qua cổng RS232

(COM1 COM2)

- CP card (Communications processor) cáp MPI (multipoint interface)

- EM241 modem

- CP243-1 CP243-1 IT Ethernet

6.1.2 Cài đặt phần mềm

Thực theo bước sau: Đóng tất ứng dụng

66

3 Sau nhận bước dẫn thao tác hình hồn thành cơng việc cài đặt

4 Khi cài đặt xong, hộp thoại “set PG/PC Interface” tựđộng xuất Kích “Cancel” để kết thúc

5 Ta cần khởi động lại máy để hoàn tất việc cài đặt

Sau cài đặt xong bắt đầu soạn thảo chương trình nhờ phần mềm STEP 7-Micro/WIN cách nhấp đúp chuột vào biểu tượng STEP MicroWIN hình

Chú ý: Khi cài đặt phiên phản STEP 7-Micro/WIN V4.0 Sevice Pack trước tiên ta cần phải uninstall phiên cũ sau cài đặt phiên Sau download ta nhấp đúp chuột vào file

STEP7-MicroWIN_V40_SP6.exe thực theo bước sau:

Bước 1: Uninstall phiên STEP 7-Micro/WIN V4.0 công cụ

“control panel” Window (menu Start àsettingsàcontrol panelàadd or remove program)

Bước 2: Khởi động lại máy tính

Bước 3: Cài đặt STEP 7-Micro/WIN V4.0 Service Pack (SP6) cách nhấp đúp chuột vào file STEP7-MicroWIN_V40_SP6.exe

6.2 Các phần tử cơ bản chương trình PLC S7-200 Các phần tử chương trình PLC S7-200 là: Chương trình (main program)

2 Chương trình (subroutine) Chương trình ngắt (interrupt rountine) Khối hệ thống (system block)

5 Khối liệu (data block)

6.2.1 Chương trình OB1 (main program)

Đây phần khung chương trình, chứa lệnh điều khiển chương trình ứng dụng Với số chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản viết tất lệnh khối Chương trình ứng dụng xử lý bắt

đầu từ chương trình chính, lệnh xử lý từ xuống lần vòng quét Trong S7-200 chương trình chứa khối OB1

6.2.2 Chương trình SUB (subroutine)

phân chia nhiệm vụđiều khiển Mỗi chương trình viết cho nhiệm vụ nhỏ có yêu cầu điều khiển tương tự (ví dụ: điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2…) cần tạo chương trình lần gọi nhiều lần từ chương trình

Sử dụng chương trình có sốưu điểm sau:

· Chương trình điều khiển chia theo nhiệm vụđiều khiển nên có cấu trúc rõ ràng, thuận tiện cho việc chỉnh sửa hay kiểm tra chương trình

· Giảm thời gian vịng qt chương trình CPU khơng phải liên tục xử lý tất lệnh chương trình mà xử lý chương trình có lệnh gọi tương ứng

· Chương trình cho phép giảm cơng việc soạn thảo có yêu cầu điều khiển tương tự

(Bạn đọc xem phần ví dụ cách sử dụng chương trình chương “phép tốn nhị phân”).

6.2.3 Chương trình ngắt INT(interrupt routine)

Chương trình ngắt thiết kếđể sử dụng cho kiện ngắt

định nghĩa trước Bất kiện ngắt xác định xảy ra, S7-200 thực chương trình ngắt

Chương trình ngắt khơng gọi chương trình mà theo

kiện ngắt xảy Chương trình ngắt chỉđược xử lý kiện ngắt xảy

(Phần chương trình ngắt sẽđược trình bày chi tiết tập 2)

6.2.4 Khối hệ thống (system block)

System block cho phép ta cấu hình tùy chọn phần cứng khác cho S7-200

6.2.5 Khối liệu (data block)

Data block lưu trữ giá trị biến khác (vùng nhớ V) sử dụng chương trình Giá trị ban đầu liệu nhập vào khối liệu

(Phần khối liệu sẽđược trình bày chi tiết tập 2).

6.3 Ngơn ngữ lập trình

68

6.3.1 Dạng hình thang : LAD (Ladder logic)

Ở dạng soạn thảo chương trình hiển thị gần giống sơđồ

nối dây mạch trang bị điện dùng relay contactor Chúng ta xem có dịng điện từ nguồn điện chạy qua chuỗi tiếp điểm logic ngõ vào từ trái qua phải để tới ngõ Chương trình điều khiển chia làm nhiều Network, Network thực nhiệm vụ nhỏ cụ thể Các Network xử lý từ xuống từ trái sang phải

Các phần tử chủ yếu dùng dạng soạn thảo là: · Tiếp điểm không đảo:

· Tiếp điểm đảo:

· Ngõ (hoặc trạng thái nội biến):

· Các hộp chức (Box): chức biểu diễn dạng hộp phép toán số học, định thời, bộđếm…

Ví dụ:

Tiếp điểm logic ngõ vào

Ngõ dạng cuộn dây

Đường nguồn

Dạng soạn thảo có sốưu điểm:

· Dễ dàng cho người bắt đầu lập trình · Biểu diễn dạng đồ họa dễ hiểu thơng dụng · Ln ln chuyển từ dạng STL sang LAD

6.3.2 Dạng khối chức : FBD (Function Block Diagram)

Dạng soạn thảo FBD hiển thị chương trình dạng đồ họa tương tự

sơđồ cổng logic FBD không sử dụng khái niệm đường nguồn cung cấp trái phải; khái niệm “dịng điện” khơng sử dụng Thay vào logic ”1” Khơng có tiếp điểm cuộn dây dạng LAD, có cổng logic hộp chức Các cổng logic AND, OR, XOR…sẽ

tương ứng với tiếp điểm logic nối tiếp hay song song…

Đầu cổng logic hay hộp chức có thểđược sử dụng để

nối tiếp với đầu vào cổng logic hay hộp chức khác Với dạng soạn thảo có sốđiểm sau:

· Biểu diễn dạng đồ họa cổng chức giúp dễ đọc hiểu theo trình tựđiều khiển

· Ln chuyển từ hiển thị dạng FBD sang STL

6.3.3 Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List)

Đây dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp câu lệnh Người dùng phải nhập câu lệnh từ bàn phím, lệnh tốn hạng (tốn hạng địa chỉ, liệu) có khoảng trắng lệnh chiếm hàng Ở

dạng soạn thảo có số chức mà dạng soạn thảo LAD hay FBD

Ví dụ:

Dạng sọan thảo có sốđiểm chính:

· Là dạng sọan thảo phù hợp cho người có kinh nghiệm lập trình PLC

· STL cho phép giải số vấn đề mà đơi khó khăn dùng LAD FBD

· Ln ln chuyển từ dạng LAD hay FBD dạng STL chuyển ngược lại từ STL sang LAD hay FBD có số phần tử chương trình khơng chuyển

6.4 Soạn thảo chương trình với phần mềm STEP7-Micro/Win V4.0 SP6

6.4.1 Mở hình soạn thảo chương trình

70

6.4.1.1 Vùng soạn thảo chương trình

Vùng soạn thảo chương trình chứa chương trình bảng khai báo biến cục khối chương trình mở Chương trình (viết tắt SUB) chương trình ngắt (viết tắt INT) xuất cuối cửa sổ soạn thảo chương trình Tùy thuộc vào việc nhấp chuột mục mà cửa sổ hình soạn thảo chương trình tương ứng sẽđược mở

6.4.1.2 Cây lệnh

Cây lệnh hiển thị tất đối tượng dự án lệnh để viết chương trình điều khiển Có thể sử dụng phương pháp “drag and drop” (kéo thả) lệnh riêng từ cửa sổ lệnh vào chương trình, hay nhấp đúp chuột vào lệnh mà muốn chèn vào vị trí trỏở hình soạn thảo chương trình

Hình 6.1: Màn hình soạn thảo chương trình STEP 7-Micro/Win 6.4.1.3 Thanh chức

Thanh chức chứa hóm biểu tượng để truy cập đặc

điểm chương trình khác STEP Micro/WIN

* Program Block:

Nhắp đúp chuột vào biểu tượng để mở cửa sổ soạn thảo chương trình ứng dụng (OB1, SUB INT)

* Symbol Table:

Bảng ký hiệu (Symbol table) cho phép người dùng mô tả địa sử

dụng chương trình dạng tên gọi gợi nhớ Điều giúp cho

Thanh chức

Cây lệnh

Tên gợi nhớ Địa chỉ tuyệt đối

Chú thích

việc đọc hiểu chương trình dễ dàng viết chương trình bị sai sót sử

dụng trùng địa

* Status Chart:

Bảng trạng thái (Status chart) cho phép người dùng giám sát trạng thái ngõ vào thay đổi trạng thái ngõ Sử dụng bảng trạng thái để

kiểm tra nối dây phần cứng xem nội dung vùng nhớ

Trong đó:

+ Cột Address: Cho phép nhập địa biến hay vùng nhớ

+ Cột Format: Cho phép chọn dạng liệu địa

+ Cột Current Value: Hiển thị giá trị hành địa

+ Cột New Value: Cho phép thay đổi trạng thái ngõ hay nội dung vùng nhớ

* Data Block:

Sử dụng Data Block vùng nhớđểđặt trước liệu cho biến

thuộc vùng nhớ V Có thể tạo Data block khác đặt tên theo

lliệu chương trinh Ví dụ:

72

* System Block :

Đây khối chức hệ thống, mở System Block cài

đặt chức như:

- Communication ports: Chọn thông số truyền thông với thiết bị khác máy tính hay CPU khác

- Retentive Ranges: Chọn vùng nhớ địa có thuộc tính retentive

- Output Tables: Cho phép thiết lập cấu hình trạng thái ON OFF ngõ số CPU chuyển từ trạng thái Run sang Stop

- Input filter: Cho phép chọn thời gian trễ cho vài ngõ vào tất ngõ vào số (từ 0.2ms đến 12.8 ms) Mục đích giúp chống nhiễu việc nối dây ngõ vào

- Pulse Catch Bits: Cho phép thiết lập ngõ vào để bắt lấy

chuyển đổi trạng thái tín hiệu nhanh Ngay có chuyển đổi, giá trị ngõ vào chốt cho

đến đọc chu kỳ quét PLC

- Background Time: Cho phép thiết lập lượng thời gian PLC dành cho hoạt động chế độ RUN Đặc

điểm sử dụng chủ yếu để điều khiển

ảnh hưởng chu kỳ quét xử lý trạng thái hoạt động soạn thảo runtime

- EM Confuguration: Các module intelligent địa cấu hình tương

ứng định nghĩa dự án Thường STEP 7-Micro/WIN wizard đặt địa

- Configure LED: LED SF/DIAG (System Fault/Diagnostic) chọn sáng thực chức cưỡng (Force) xảy lỗi vào/ra (I/O)

- Increase Memory: Tăng nhớ chương trình cách khơng cho soạn thảo chếđộ RUN Đối với nhớ Dữ liệu khơng thể

- Password: Cho phép đặt mật để bảo vệ chương trình Có cấp để người dùng tùy chọn theo bảng sau:

Mô tả chức Level Level Leve Level

Đọc ghi liệu Start, Stop, khởi động CPU

Đọc ghi đồng hồ

thời gian (time-of-day

Cho phép

truy cập Cho phép truy cập

Cho phép

Clock)

Upload chương trình, liệu, cấu hình CPU

Khơng cho phép

Download chương trình, data block system block

Yêu cầu password (không cho phép với system Block) Soạn thảo Runtime Không bao giờ cho phép

Xóa chương trình, data block system block

Yêu cầu password (không cho phép với system Block) Copy chương trình,

data block system block vào card nhớ

Cưỡng liệu status chart Ghi ngõ trạng thái stop

Xóa tốc độ quét PLC information

Yêu cầu password

So sánh dự án

Yêu cầu password

Yêu cầu password

Không cho phép

* Cross Reference:

Bảng tham chiếu cho biết địa vùng nhớ (Byte, bit, word hay DWord, timer, counter…) sử dụng ví trí (location) chương trình chức chúng

Một ví dụ bảng cross reference cho hình 6.2 Tại cột Element, nhắp đúp vào địa trình soạn thảo mở cho cửa sổ

74

Hình 6.2: Ví dụ bảng cross reference

Communication: Set PG/PC

Các biểu tượng kích hoạt mở hộp thoại cho phép cài đặt giao tiếp với máy tính như: chọn cổng giao tiếp, địa CPU, tốc

độ truyền Đây bước cần thực hiện bắt đầu giao tiếp PLC với máy tính

Hình 6.4: Cửa sổ Set PG/PC Interface.

6.4.2 Thanh công cụ (Toolbar) STEP7-Micro/WIN

Trong phần mềm có đặt sẵn nhiều cơng cụ giúp người lập trình dễ dàng việc sử dụng Các cơng cụ có ý nghĩa sau:

New Project (File menu): Khởi động dự án Open Project (File menu): Mở dự án tồn Save Project (File menu): Lưu dự án

Print (File menu): In chương trình tài liệu dự án Print Preview (File menu): Xem trước in

Cut (Edit menu): Cắt phần chọn đưa vào clipboard Copy (Edit menu): Copy phần chọn vào clipboard

76

Compile (PLC menu): Biên dịch cửa sổđược kích hoạt (Program Block Data Block)

Compile All (PLC menu): Biên dịch tất phần tử dự án (Program Block, Data Block, and System Block)

Upload (File menu): Lấy (Upload) phần tử dự án từ PLC vào hình soạn thảo chương trình

Download (File menu): Nạp (download) phần tử dự án từ

STEP7-MicroWin vào PLC

Option (Tools menu): Truy cập menu Options RUN (PLC menu): Đặt PLC chếđộ RUN STOP (PLC menu): Đặt PLC chếđộ STOP

Program Status (Debug menu): ON/OFF trạng thái chương trình PLC

Pause Program Status (Debug menu): Dừng ON/OFF trạng thái chương trình PLC

Chart Status (Debug menu): ON/OFF hiển thị trạng thái liệu bảng Status chart

Trend View (View menu): ON/OFF xem trạng thái liệu PLC

dạng đồ thị

Pause Trend View: Dừng việc vẽđồ thị liệu

Single Read (Debug menu): Sử dụng Single Read để cập nhật lần tất giá trị bảng Status Chart

Write All (Debug menu): Ghi tất giá trịở cột New Value bảng Status Chart vào PLC

Force (Debug menu): Cưỡng liệu PLC

Hình 6.5: Đường dẫn vào hình soạn thảo chương trình.

Unforce All (Debug menu): Gỡ bỏ tất cưỡng bảng Status Chart

Read All Forced (Debug menu): Đọc tất giá trị cưỡng Status Chart

6.4.3 Tạo dự án STEP 7-Micro/WIN

6.4.3.1 Tạo dự án

Để tạo dự án STEP 7-Micro/Win, chọn menu File > New biểu tượng toolbar để mở

hộp thoại "New" cho phép tạo dự án (project)

Trong chức năng, bấm

vào biểu tượng , vào menu View > Component > Program Editor

để mở hình soạn thảo chương trình (hình 6.5)

Cũng menu View, ta chọn ngơn ngữ lập trình STL, Ladder hay FBD theo mong muốn

Để soạn thảo bảng ký hiệu cho địa ta bấm vào biểu tượng

trong chức năng, vào menu View > Component > symbol Table Sau đặt ký hiệu cho địa trình bày mục 6.4.1.3 Phần chi tiết sẽđược trình bày chương phép toán nhị phân

6.4.3.2 Lưu dự án

Để lưu dự án, nhấp chuột vào biểu tượng , vào menu File > Save Cửa sổ hình xuất hình 6.6 Chọn thư mục cần chứa dự

78

6.4.3.3 Mở dự án

Để mở dự án có sẵn, nhấp chuột vào biểu tượng , vào menu File > Open Cửa sổ hình xuất hình 6.7 Chọn thư

mục chứa chương trình cần mở, chọn tên dự án sau nhấp chuột vào thẻ

Open

6.4.4 Thư viện

Thư viện (Libraries) sử dụng để lưu trữ khối chương trình có truyền tham sốđược sử dụng để lập trình Các khối copy vào

Hình 6.6: Cửa sổ hình lưu dự án

Hình 6.7: Cửa sổ hình chứa dự án cần mở Tên dự án Thư mục chứa dự án

Dự án cần mở

một thư viện từ dự án có sẵn chúng tạo trực tiếp thư viện độc lập với dự án

Khi cài đặt STEP 7-Micro/WIN khối chưa cài đặt vào thư viện Để cài đặt thư viện chuẩn download thư viện S7-200 từ trang

www.siemens.com sử dụng đĩa phần mềm STEP Micro/WIN Add-on: STEP Micro/WIN 32 Instruction Library, V1.1 (CD-ROM).

Có thể chèn thêm xóa bỏ bớt khối chương trình thư viện sử dụng File > Add/Remove Libraries và sau chọn thẻ Add để chọn khối chương trình thư viện mong muốn đưa vào thư viện

Để mở thư viện, vào Cây Lệnh chọn mục Libraries, chọn khối chương trình cần sử dụng Việc tạo thêm khối chương trình truyền tham số sử dụng để làm thư viện có thểđược tạo từ File > Create Library chọn chương trình cần làm thư viện

6.4.5 Hệ thống trợ giúp STEP 7-Micro/WIN

Trường hợp gặp khó khăn lập trình cần tìm hiểu rõ thơng tin phần mềm ta sử dụng cơng cụ trợ giúp Có nhiều cách khác để mở trợ giúp:

1 Sử dụng menu Help > Contents and Index để kích hoạt trợ giúp chung

2 Sử dụng phím F1 để trợ giúp theo ngữ cảnh với đối tượng chọn

Hình 6.8: Màn hình trợ giúp

80

· Thẻ Index: Cho phép truy cập thông tin trợ giúp việc hiển thị

danh sách thuật ngữ theo thứ tự alphabe

· Thẻ Find: Cho phép tìm kiếm từ cụ thể thuật ngữ chủđề

trợ giúp

Khi nhấp chuột vào từđược lên có màu xanh gạch chân (hotwords) xuất trợ giúp chi tiết

6.4.6 Xóa nhớ CPU

Khi xóa PLC PLC phải đặt chế độ STOP reset PLC theo chuẩn nhà máy, ngoại trừ địa PLC, tốc độ truyền, đồng hồ thời gian (time-of-date clock) Để xóa chương trình PLC thực sau:

1 Chọn PLC > Clear hộp thoại Clear xuất Chọn tất mục chấp nhận cách nhấp OK

3 Nếu có password nhớ PLC hộp thoại u cầu password xuất Để xóa password nhập CLEARPLC vào hộp thoại tiếp tục hoạt động xóa tất

6.4.7 Mở dự án tồn sẵn

Mở dự án tồn (tập tin có phần mở rộng mwp) hay thành phần dự án bắt đầu phần soạn thảo cách sử dụng phương pháp sau:

1 Nhấp chuột vào biểu tượng Open Project Chọn menu lệnh File > Open

3 Ấn tổ hợp phím Ctrl+O

4 Mở Windows Explorer nhấp đúp chuột tập tin có phần mở rộng mwp

5 Mở thành phần dự án cách nhấp chuột phải vào ghi lệnh (Instruction Tree) Chọn Open để mở

Để mở dự án tạo với phiên trước STEP 7-Micro/WIN hay STEP 7-Micro/DOS nhấp chuột vào Open hay chọn File>Open chọn tập tin mong muốn

Chú ý:

- Dự án tạo phiên trước STEP 7-Micro/WIN hay STEP 7-Micro/DOS chứa hay nhiều cấu trúc logic mà STEP 7-Micro/WIN, Version 3.0 cao không hỗ trợ Để mởđược dự án, ta phải sử dụng phiên cũđã tạo dự án lưu lại dự án theo thủ tục sau:

2 Tắt địa theo ký hiệu Lưu tập tin dự án

- Chương trình tạo với STEP 7-Micro/WIN V3.1 SP1 sử dụng lệnh AND có ngõ vào đơn FBD, lưu để xem FBD, khơng thể mở với STEP 7-Micro/WIN V3.1 Để mở dự án với STEP 7-Micro/WIN V3.1, dự án trước tiên nên chuyển sang để xem STL lưu lại dạng

- Không thể sử dụng lệnh Open để mở dự án PLC; Các tập tin dự án mởđược lưu trữ PC PG (thiết bị lập trình)

- Với phần mềm STEP-7 Micro/WIN lần mở dự án Vì muốn mở dự án thời điểm phải chạy hai lần STEP-7 Micro/WIN Khi mở hai dự án, ta copy phần tử chương trình lẫn

6.4.8 Kết nối truyền thơng S7-200 với thiết bị lập trình

Để kết nối truyền thơng S7-200 với thiết bị lập trình cần phải có cáp kết nối (xem chương 4) Việc kết nối truyền thông thực theo bước sau:

1 Nhấp chuột vào biểu tượng communication chức hay vào View > Component > Communications

Hình 6.9: Màn hình thiết lập truyền thơng

82

3 Kiểm tra tham số mạng (Network Parameters) tốc độ truyền (Transmission Rate) có chưa Nếu chưa nhấp chuột vào thẻ để thiết lập lại giao tiếp PC PLC

4 Nhấp đúp chuột vào biểu tượng để tìm trạm S7-200 biểu tượng CPU cho trạm S7-200 kết nối sẽđược hiển

thị (ví dụ biểu tượng )

5 Chọn S7-200 nhấp OK Nếu STEP Micro/WIN khơng tìm CPU S7-200, kiểm tra việc đặt chỉnh tham số truyền thông lặp lại bước

6 Sau thiết lập truyền thơng với S7-200, ta sẵn sàng tạo download chương trình vào CPU

6.4.9 Tải dự án từ PLC

Có thể sử dụng biểu tượng toolbar menu File để tải (upload) chương trình từ PLC máy tính sử dụng phần mềm STEP 7-Micro/WIN Cần lưu ý PLC kết nối truyền thông với thiết bị lập trình

6.4.9.1 Tải khối ba khối

Có thể tải khối chương trình (OB1, chương trình con, chương trình ngắt), System Block, Data Block hay chọn lựa ba khối từ PLC

máy tính Chương trình PLC khơng chứa địa ký hiệu hay thông tin status chart Do đó, ta khơng thể tải bảng Symbol Table hay Status Chart

6.4.9.2 Tải vào dự án dự án rỗng

Để tải chương trình máy tính cách khơng làm ảnh hưởng đến chương trình mở đóng lại tạo dự án mới, dự án rỗng nên khơng thể vơ tình phá hủy liệu Đây cách thức an toàn để lấy khối chương trình, system block thơng tin data block Nếu muốn lấy sử

dụng bảng ký hiệu (symbol table) status chart tạo cho dự án này, mở dự án cũở hình STEP 7-Micro/WIN khác copy thơng tin vào dự án upload

6.4.9.3 Tải vào dự án tồn

Đây cách để viết đè tất phần chương trình hành chương trình nạp vào PLC trước

6.4.9.4 Thủ tục tải dự án từ PLC thiết bị lập trình

1 Trong STEP 7-Micro/WIN mở dự án để giữ khối upload từ PLC

· Nếu muốn upload vào dự án rỗng, chọn File > New sử

dụng biểu tượng New Project toolbar

· Nếu muốn upload vào dự án tồn tại, chọn File > Open sử dụng biểu tượng Open Project toolbar

2 Chọn File > Upload sử dụng biểu tượng Upload toolbar để khởi động trình upload

3 Hộp thoại Upload xuất để yêu cầu chọn khối: program block, data block, and system block Hãy chọn khối muốn Upload, sau

đó nhấp OK

Hình 6.10: Hộp thoại Upload

4 STEP 7-Micro/WIN hiển thị ý sau:

Hình 6.11: Chú ý upload từ PLC thiết bị lập trình

Nhấn Yesđể chấp nhận việc upload

STEP 7-Micro/WIN hiển thị thông báo upload khối thành cơng từ PLC thiết bị lập trình máy tính PC

6.4.10 Nạp (download) dự án vào PLC

84

1 Trước download vào PLC, cần phải kiểm tra xem PLC chế độ Stop chưa thông qua đèn báo STOP PLC Nếu công tắc chọn chếđộ PLC đặt vị trí TERM ta chọn PLC chế độ

RUN STOP từ máy lập trình Nếu PLC khơng chếđộ STOP, nhấp chuột vào biểu tượng STOP toolbar chọn

PLC > STOP

Trong trường hợp khơng dùng phần mềm chuyển cơng tắc chọn chếđộ cho PLC vị trí STOP

2 Nhấp chuột vào biểu tượng download toolbar chọn

File > Download Hộp Download xuất

3 Chọn khối cần download Thông thường chọn tất Nhấp OK để bắt đầu trình download

5 Nếu download thành cơng, hộp thoại hiển thị thông báo:

Download Successful Tiếp tục đến bước 12

6 Nếu loại PLC chọn cho chương trình STEP 7/Micro/WIN không phù hợp với PLC thực tế, hộp thoại xuất với thơng báo:

"The PLC type selected for the project does not match the remote PLC type Continue Download?".

7 Đặt lại loại PLC cho phù hợp, chọn Nođể dừng tiến trình downoad Chọn PLC > Type… để vào hộp thoại chọn loại PLC

9 Có thể chọn loại PLC theo danh sách mục

hộp thoại Hoặc nhấp chuột vào thẻ để STEP 7-Micro/WIN tự động tìm

đúng loại PLC kết nối

10 Nhấp OKđể chấp nhận loại PLC đóng hộp thoại

11 Khởi động lại trình download cách nhấp chuột vào biểu tượng download toolbar hay chọn File > Download 12 Ngay download thành công, ta phải chuyển PLC từ STOP sang

PLC sang chế độ RUN công tắc chọn chếđộ cho PLC đểở vị trí TERM

Trường hợp sử dụng cơng tắc chuyển từ vị trí STOP sang RUN

6.4.11 Thiết lập cấu hình chung cho phần mềm (menu option

customize)

6.4.11.1 Menu Option

Có thểđịnh nghĩa đường dẫn mặc định đến thư mục tập tin xác

định để mở lưu dự án STEP 7-Micro/WIN Ta sử dụng menu lệnh

Tools > Options

Ngoài ra, để truy cập trực tiếp Option cho thành phần lệnh (Instruction tree) trỏ chuột vào thành phần mong muốn nhấp chuột phải, sau chọn mục option

Hình 6.12: Cửa sổ Options

* General Options

- Thẻ General: Chọn thẻ để lựa chọn Program Editor, Mnemonic Set, Programming Mode, Language, Regional Settings(Measurement System, Time Format, and Date Format) mặc định

- Thẻ Defaults: Chọn thẻ đểđặt vị trí tập tin loại PLC mặc định cho dự án Ta chọn để thêm System Symbol Table cho tất

các dự án

- Thẻ Colors: Chọn thẻ để gán Font Color cho cửa sổ khác

86

- Thẻ Program Editor: Chọn thẻ đểđịnh kích thước, hiển thị font cửa sổ soạn thảo chương trình Chọn trạng thái hiển thị bên hay bên ngồi lệnh Cấu hình địa theo ký hiệu Ta chọn phép soạn thảo toán tử sau đặt lệnh định dạng tựđộng mã lệnh STL nhập vào

- Thẻ STL Status: Chọn thẻ để tùy biến cách thức mà Program Status trình diễn STL Ta thay đổi đặt chỉnh sau: Watch Values, Operands, Logic Stack, Instruction Status Bits

* Other Options

- Thẻ Symbol Table: Chọn thẻ để thiết lập kiểu font, kiểu dáng kích thước bảng ký hiệu (symbol table) Ta chọn để hiển thị ký hiệu trùng nhau, không sử dụng

- Thẻ Status Chart: Chọn thẻ để thiết lập kiểu font, kiểu dáng kích thước status chart Cũng thiết lập việc định địa theo ký hiệu

- Thẻ Data Block: Chọn thẻ để thiết lập kiểu font, kiểu dáng kích thước độ rộng data block

- Thẻ Cross Reference: Chọn thẻ để thiết lập kiểu font, kiểu dáng kích thước bảng cross reference Cũng thiết lập việc định địa

theo ký hiệu

- Thẻ Output Window: Chọn thẻ để thiết lập kiểu font, kiểu dáng kích thước output window

- Thẻ Instruction Tree: Chọn thẻ để thiết lập kiểu font, kiểu dáng kích thước Instruction Tree (cây lệnh) Ta chọn phép tựđộng xếp lại instruction tree

- Thẻ Navigation Bar: Chọn thẻ để thiết lập kiểu font, kiểu dáng kích thước navigation bar

- Thẻ Print: Chọn thẻ để thiết lập kiểu font, kiểu dáng kích thước dự án muốn in

6.4.11.2 Menu Custommize

Hình 6.13: Cửa sổ custommize

Chọn menu lệnh Tools > Customizeđể thiết lập lựa chọn sau: - Thẻ Commands: Cho phép thay đổi xuất nội dung toolbars

- Thẻ Add-On Tools: Cho phép thêm vào công cụ sử dụng thường xuyên vào menu Tools

* Thay đổi sự xuất hiện:

- Chọn Show Tooltips muốn nút nhấn hiển thị thơng tin trỏ chuột dừng nút nhấn

- Chọn Show Flat Buttons muốn nút nhấn xuất

dạng phẳng thay xuất dạng 3-D

* Di chuyển một nút nhấn:

- Chọn toolbar từ hộp danh sách Category để hiển thị nút nhấn toolbar Để di chuyển nút nhấn từ toolbar mặc định sang toolbar khác, chọn tên toolbar chứa nút nhấn cần di chuyển từ hộp danh sách Category Kéo nút nút nhấn mong muốn vùng nút nhấn vùng toolbar

để thêm vào toolbar

- Để loại bỏ nút nhấn toolbar, kéo nút nhấn toolbar bỏ

88

* Thẻ Add-On Tools: Thêm công cụ vào menu Tools

Đặc điểm dự định để tiết kiệm thời gian công cụ sử dụng thường xuyên Để thêm công cụ, nhấp vào thẻ Add-On Tools, nhấp vào nút , điền vào vùng dưới:

Bất kỳ lệnh yêu cầu bắt đầu kết thúc dấu ngoặc kép nhập vào vùng command(ví dụ: "xxx xxx")

- Menu Text: Chọn tên để nhận dạng công cụ menu Tools

- Command: Cung cấp tên tập tin chương trình cơng cụ hay bat file

- Arguments: Cung cấp chủ đề dòng lệnh sử dụng tập tin *.exe

- Initial Directory: Cung cấp đường dẫn thư mục mở cho cơng cụ Sử dụng nút để tìm tập tin thư mục

Khi thêm vào công cụ thành công, menu Tools xuất công cụđã thêm

6.4.12 Soạn thảo chương trình

Trước soạn thảo chương trình, bước sau cần phải hoàn thành:

- Kết nối PLC máy tính

- Kết nối dây ngõ vào với ngoại vi

Trường hợp khơng có PLC, ta soạn thảo chương trình lưu trữ lại Cịn muốn kiểm tra cần phải có phần mềm mơ S7-200 Các bước để soạn thảo dự án mới:

1 Mở hình soạn thảo chương trình Nhập bảng ký hiệu

3 Nhập chương trình Lưu chương trình

5 Download chương trình vào CPU Đặt CPU chếđộ RUN

7 Tìm lỗi chỉnh sửa chương trình

Để hiểu phần mềm STEP 7-Micro/WIN dễ dàng, nên viết ví dụđơn giản cho hình 6.14 bảng thiết lập vào/ra cho bảng 6.1 Do bắt đầu, ta nên viết chương trình dạng LAD, sau

LAD STL

Hình 6.14: Ví dụđể soạn thảo chương trình

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

S_Stop I0.0 Nút nhấn dừng động cơ, thường đóng (NC) S_Right I0.1 Nút nhấn động quay phải, thường hở (NO) S_Left I0.2 Nút nhấn động quay trái, thường hở (NO) K1 Q0.0 Contactor cấp điện đểđộng quay phải K2 Q0.1 Contactor cấp điện đểđộng quay trái

Bảng 6.1: Bảng xác định kết nối dây vào/ra với ngoại vi

Các bước thực hiện:

Bước 1: Mở hình soạn thảo chương trình

Nhấp chuột vào biểu tượng Program Block để mở hình soạn thảo chương trình (hình 6.15) Chú ý cửa sổ lệnh (instruction tree) vùng soạn thảo chương trình Sử dụng lệnh để chèn lệnh biểu diễn dạng LAD vào networks hình soạn thảo chương trình cách kéo thả lệnh từ lệnh vào networks

Để nhập đầy đủ thích (comment), cần hiển thị thích hình soạn thảo chương trình Vào View > POU Commentđể

hiển thị dịng thích tiêu đề chương trình View > Network comments

90

Hình 6.16: Màn hình soạn thảo chương trình

Bước 2: Nhập bảng ký hiệu

Nhấp chuột vào biểu tượng Symbol Table để mở hình soạn thảo bảng ký hiệu (hình 6.17)

Nhập thông tin (chữ không dấu) bảng 6.1 vào bảng Symbol Table Với:

- Cột ký hiệu tương ứng với cột Symbol

- Cột địa tương ứng với cột Address

- Cột chú thích tương ứng với cột comment

Hình 6.17: Màn hình soạn thảo bảng ký hiệu

Sau nhập xong, ta có bảng ký hiệu hình 6.18 Cây lệnh

Hình 6.18: Bảng ký hiệu phần tử chương trình

Trong trình lập trình phát sinh thêm địa Khi phát sinh thêm địa mới, ta nên bổ sung địa chỉđó vào bảng ký hiệu để dễ

dàng cho trình tìm xử lý lỗi sau

Bước 3: Nhập chương trình

Nhấp chuột vào biểu tượng Program Block để mở lại hình soạn thảo chương trình (hình 6.15)

· Nhập Network 1: Dong co quay phai

Khi ấn nút nhấn S_Right (I0.1), tiếp điểm I0.1 đóng, nút nhấn S_Stop thường đóng nên ngõ vào I0.0 ln ln có điện hay tiếp điểm I0.0

đóng, bình thường ngõ Q0.1 khơng có điện (0) nên tiếp điểm đóng Kết hợp tiếp điểm có dịng điện cung cấp cho cuộn dây Q0.0 (nối với K1) Contactor K1 có điện đóng tiếp điểm động lực để cấp nguồn cho động quay phải Tiếp điểm Q0.0 (song song I0.1) đóng trì dịng cung cấp cho Q0.0 nút nhấn S_Right hở Nhập dòng thích nhưđã cho hình 6.14

Nhập tiếp điểm sau:

1 Nhấp đúp chuột vào hình tượng Bit Logic nhấp chuột vào dấu cộng (+) cửa sổ lệnh để hiển thị lệnh bit logic

2 Chọn tiếp điểm Normally Open

3 Giữ chuột trái kéo tiếp điểm vào network

4 Nhấp chuột vào “???” tiếp điểm nhập vào địa chỉ: I0.1 sau

đó nhấn phím Enter

5 Tương tự từ bước đến bước nhập địa I0.0

92

7 Chọn cuộn dây Output nhập vào “???” địa Q0.0

Chú ý: gõ địa I0.0, I0.1, Q0.0, Q0.1 ta nhận kết địa theo ký hiệu Để lại địa tuyệt đối ta bỏ kích hoạt View > Symbolic Addressing

Rẻ nhánh Network

1 Tương chọn tiếp điểm Normally Open giữ chuột trái kéo tiếp điểm vào vị trí trỏ chuột (hình 6.18) đặt tên Q0.0

Hình 6.18: Rẻ nhánh network

2 Để trỏ chuột vị trí hình 6.19a nhấp chuột vào biểu tượng line up để kết thúc (hình 6.19b)

(a) (b)

Hình 6.19: Rẻ nhánh network

· Nhập network 2: Dong co quay trai Tương tự network

Bước 4: Lưu chương trình

Sau nhập hai network lệnh, ta nhập xong chương trình Khi lưu chương trình, ta tạo dự án bao gồm loại CPU S7-200 tham số

khác Để lưu dự án, thực sau: Chọn File > Save As

3 Nhấp OK để lưu dự án

Bước 5: Download chương trình vào CPU

Sau lưu dự án, ta download chương trình vào S7-200

Mỗi dự án liên kết với loại CPU (CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 224XP, CPU 226) Nếu kiểu dự án không phù hợp với CPU kết nối, STEP Micro/WIN báo lỗi khơng tương thích đường dẫn

để ta tiếp tục công việc Nếu điều xảy ra, chọn “Continue Download” Thực download chương trình sau:

1 Nhấp chuột vào biểu tượng Download toolbar chọn

File > Downloadđể download chương trình

2 Nhấp OK để download phần tử chương trình vào S7-200 Nếu S7-200 chếđộ RUN, hộp thoại xuất yêu cầu bạn đặt S7-200 chế độ STOP Nhấp chuột vào Yes để đặt S7-200 chế độ

STOP

Bước 6: Đặt S7-200 ở chếđộ RUN

Đối với phần mềm STEP 7-Micro/WIN để đặt CPU S7-200 vào chế độ

RUN, cơng tắc chọn chế độ S7-200 phải đặt vị trí TERM

RUN Khi đặt S7-200 chếđộ RUN, S7-200 thực chương trình: Nhấp chuột vào biểu tượng RUN toolbar chọn PLC >

RUN

2 Nhấp OK chuyển chếđộ hoạt động S7-200

3 Khi S7-200 vào chếđộ RUN đèn RUN PLC sáng

Bước 7: Tìm lỗi chỉnh sửa chương trình

Sau CPU chếđộ RUN, ta kiểm tra lại chương trình cách ấn nút nhấn S_Right, S_Stop, S_Left quan sát đèn LED Q0.0 Q0.1

Nếu ấn nút nhấn S_Right, đèn LED Q0.0 sáng

Ấn nút S_Stop, đèn LED Q0.0 tắt

Ấn nút S_Left, đèn Q0.1 sáng

Ấn nút S_Stop, đèn LED Q0.1 tắt

94

7 Các phép toán logic

7.1 Ngăn xếp (logic stack) S7-200

Trong CPU S7-200 có ngăn xếp gồm bit, chúng sử

dụng cho câu lệnh mà liệu dạng bit Khi viết chương trình dạng STL người lập trình cần hiểu rõ phương thức hoạt động bit ngăn xếp Ngăn xếp logic khối gồm bit chồng lên Tất thuật toán liên quan đến ngăn xếp làm việc với bit với bit

đầu bit thứ hai ngăn xếp Giá trị logic gửi (hoặc

được nối thêm) vào ngăn xếp Khi phối hợp hai bit ngăn xếp, ngăn xếp kéo lên bit Ngăn xếp tên bit ngăn xếp biểu diễn đây:

Stack – bit hay bit ngăn xếp Stack – bit thứ hai ngăn xếp

Stack – bit thứ ba ngăn xếp Stack – bit thứ tư ngăn xếp Stack – bit thứ năm ngăn xếp

Stack – bit thứ sáu ngăn xếp Stack – bit thứ bảy ngăn xếp Stack – bit thứ tám ngăn xếp Stack – bit thứ chín ngăn xếp

Trong Stack, Stack ngăn xếp quan trọng Giá trị logic kết phép tốn logic Hay nói khác đi, sau phép toán logic nhị

phân kết phép tốn lưu Stack Nếu giá trị logic

Stack có giá trị “0” kết thu “0”, tương tự có giá trị “1” kết thu “1”

Ngồi giá trị logic “1” Stack điều kiện bắt buộc cho việc thi hành số lệnh

7.2 Các phép toán logic cơ bản

Trong phần trình bày phép toán liệu bit Trước tiên phần lý thuyết sau tới ví dụ chương trình CPU sử dụng ví dụ loại DC/DC/DC (nguồn cung cấp cho ngõ vào, CPU 24Vdc)

Vì phần soạn thảo chương trình trình bày ởchương 6, nên phần khơng trình bày lại Bạn đọc xem mục 6.4.12 chương 6

để thực cho ví dụở chương chương

Chương chủ yếu trình bày phép tốn liên quan đến bit hay cịn gọi phép tốn nhị phân Vì viết chương trình, ta lấy phần tử bit logic ( ) lệnh

7.2.1 Phép toán AND

Phép tốn AND sử dụng có u cầu điều khiển trạng thái hay nhiều tín hiệuđồng thời xảy thực nhiệm vụđiều khiển

Ví dụ 7.1: Đèn H1 sáng đồng thời công tắc S1 S2 trạng thái

đóng mạch Đèn tắt công tắc hở mạch

a)

S1

S2

H1

b)

PLC

S1

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 M

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 L

S2

H1

24V

24V

Hình 7.1 Liên kết AND: a) Sơđồ mạch điện, b) Nối dây với ngõ vào/ra PLC

+ Lập bảng ký hiệu mô tả tên địa biến (soạn thảo cách mở

mục Symbol Table phần mềm soạn thảo):

+ Chương trình:

LAD FBD STL

Hình 7.3 Chương trình biểu diễn dạng LAD, FBD STL.

7.2.2 Phép toán OR

Phép toán OR sử dụng trạng thái hai (hoặc nhiều) tín hiệu thỏa mãn điều kiện yêu cầu điều khiển thực nhiệm vụđiều khiển

Ví dụ 7.2: Có cơng tắc S3 S4 thường hở Hãy viết chương trình cho cơng tắc đóng lại đèn H2 sáng Đèn tắt công tắc mở

a) b)

PLC

S3

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 M

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 L S4

H1

24V

24V

Hình 7.4 Liên kết OR: a) Sơđồ mạch điện, b) Nối dây với ngõ vào/ra PLC,

LAD FBD STL

7.2.3 Tổ hợp cổng AND OR

Trong thực tế, đối tượng điều khiển phụ thuộc vào tổ hợp liên kết logic AND OR Tùy theo liên kết đứng trước mà có lệnh

ở STL khác

7.2.3.1 AND trước OR

Để thực phép OR hai liên kết AND lại với chương trình viết dạng STL phải sử dụng thêm lệnh OLD

Ví dụ 7.3:

a) b)

c)chương trình

LAD FBD STL

Hình 7.6 AND trước OR: a) Mạch điện, b) Nối dây với PLC, c) Chương trình 7.2.3.2 OR trước AND

Ví dụ 7.4:

a) b)

c) Chương trình

LAD FBD STL

Hình 7.7 OR trước AND: a) Mạch điện, b) Nối dây với PLC, c) Chương trình

7.2.4 Phép tốn XOR

Phép tốn XOR sử dụng có tín hiệu mà chúng có trạng thái ngõ xuống mức cịn tín hiệu khác trạng thái ngõ lên mức

Ví dụ 7.5:Ở sơđồ hình 7.8a, nút nhấn gắn tiếp điểm (1NO 1NC), tác động nút nhấn tiếp điểm tác động theo Đèn sáng tác động hai công tắc S1 S2

a)

S1

S2

H1

b)

Hình 7.8 Liên kết XOR a) Sơđồ mạch điện, b) Kết nối với PLC

LAD FBD STL

Hình 7.9 Chương trình liên kết XOR

7.3 Xử lý tiếp điểm, cảm biến được nối với ngõ vào PLC Một vấn đề quan trọng người làm quen với chương trình PLC việc xác định trạng thái loại tiếp điểm viết LAD Đặc biệt tiếp điểm ngõ vào

Các cảm biến, công tắc nút nhấn thường có hai dạng thường

đóng (NC), thường hở (NO) Vì ngõ vào số nối với đối tượng nên tiếp điểm chương trình, tùy theo trường hợp, có dạng tương ứng Tuy nhiên, để dễ dàng phân biệt ta khơng nên gọi tiếp điểm chương trình thường đóng thường mở Qui ước đặt tên cho tiếp điểm chương trình sau:

- Tiếp điểm : Được gọi tiếp điểm không đảo trạng thái tín hiệu

- Tiếp điểm : Được gọi tiếp điểm đảo trạng thái tín hiệu

Để rõ trạng thái tiếp điểm nối với ngõ vào số kết xử

lý chương trình PLC, ta xem bảng 7.1 Từ bảng này, ta có số nhận xét sau:

2 Nếu ngõ vào nối với tiếp điểm thường đóng (NC), ngõ vào ở

trạng thái bình thường ln có điện (đèn LED báo ngõ vào tương ứng sáng) Nó bị điện tiếp điểm NC bị tác động

3 Nếu ngõ vào nối với tiếp điểm thường hở (NO), ngõ vào ở

trạng thái bình thường khơng có điện (đèn LED báo ngõ vào tương

ứng tắt) Nó có điện tác động tiếp điểm NO

4 Nếu sử dụng tiếp điểm khơng đảo trạng thái tín hiệu , kết quả

xử lý chương trình có cùng trạng thái logic với ngõ vào

5 Nếu sử dụng tiếp điểm đảo trạng thái tín hiệu , kết xử lý trong chương trình có trạng thái logic ngược với ngõ vào

6 Không thay tùy tiện tiếp điểm thường hở (NO) tiếp điểm chương trình, tiếp điểm thường đóng (NC) tiếp điểm Mà phải ý đến yêu cầu cơng nghệđặt

Bộ tạo tín hiệu nhị phân Thực chương trình PLC Kiểm tra cho trạng

thái tín hiệu “1”

Kiểm tra cho trạng thái tín hiệu “0” Cảm biến, nút nhấn là … Cảm biến , nút nhấn bị … Điện áp ngõ vào PLC Trạng thái tín hiệu ngõ

vào hiệu/lệnh Ký Kết quả kiểm tra Ký hiệu/lệnh Kết quả kiểm tra tác động

có 1 1 0

NO

không tác

động

không 0 0 1

tác

động

không 0 0 1

NC

khơng tác

động

có 1

LAD:

“tiếp điểm không đảo”

FBD:

STL:

LD Ix.y 1

LAD:

“tiếp điểm

đảo”

FBD:

STL:

LDN Ix.y 0

Ví dụ sau làm sáng tỏ việc xử lý tiếp điểm nối với ngõ vào

Ví dụ 7.6: Trong mạch (hình 7.10), đèn H1 sáng ấn nút nhấn S1 không ấn nút nhấn S2

Từ ví dụ ta nhận thấy dù ngõ vào nối với loại nút nhấn lập chương trình để thỏa mãn yêu cầu đặt Tuy nhiên việc sử dụng tiếp điểm thường mở thường đóng q trình điều khiển phụ thuộc vào qui tắc an toàn

Các tiếp điểm thường đóng ln ln sử dụng cho cơng tắc hành trình cơng tắc an tồn, để khống chế nguy hiểm dây điện bị đứt mạch điện cảm biến

Các tiếp điểm thường đóng dùng để tắt máy lý tương tự

như

Hình 7.10: Ví dụ xử lý loại tiếp điểm 7.4 Ví dụứng dụng liên kết logic

Phần trình bày số ví dụứng dụng nhỏ sử dụng liên kết logic

Ở số ví dụ có trình bày mạch điều khiển thơng thường với kiểu nối dây không dùng PLC để thấy giống khác kiểu

điều khiển

7.4.1 Mạch tự trì ưu tiên mở máy

Mạch điều khiển dùng contactor có chức nhớ mạch tự trì

Software

E S1

E

S2 S1 S2 S1

Q0.0 PLC

H1

FBD

STL LAD Hardware

I0.0 I0.1 E E

Q0.0 PLC

H1

I0.0 I0.1 E E

Q0.0 PLC

H1

I0.0 I0.1

Trong trường hợp hai nút nhấn mở máy S1 dừng S2 tác

động mà contactor có điện mạch tự trì ưu tiên mở máy

Bảng ký hiệu

Ký hiệu Địa Chú thích S1 I0.0 Nút nhấn mở máy, thường hở (NO) S2 I0.1 Nút nhấn dừng máy, thường đóng (NC) K1 Q0.0 Contactor

a) b)

Hình 7.11 Mạch ưu tiên mở máy: a) mạch điều khiển, b) nối dây PLC

LAD FBD STL

Hình 7.12 Chương trình mạch tự trì ưu tiên mở máy:

7.4.2 Mạch tự trì ưu tiên dừng máy

Trong trường hợp hai nút nhấn mở máy S1 dừng S2 tác

động mà contactor điện mạch tự trì ưu tiên dừng máy

Bảng ký hiệu

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

a) b)

LAD FBD STL

Hình 7.13 Mạch ưu tiên dừng máy:

a) mạch điều khiển, b) nối dây PLC chương trình

7.4.3 Điều khiển ON/OFF động có báo

Một động cơđiện pha điều khiển PLC S7-200 Khi nhấn nút S2 (thường hở) động chạy Khi nhấn nút S1 (thường đóng)

động dừng lại Các chế độ hoạt động chạy dừng báo

đèn báo H1 H2

Các thiết bịđộng lực gồm có: - Cầu chì pha F1

- CB bảo vệđộng (Motor CB) Q1 - Contactor K1

Khi điều khiển dùng PLC mạch động lực giữ nguyên Phần mạch

điều khiển biến đổi thành chương trình Cần ý thiết bịđiện nút nhấn, CB, đèn báo giữ nguyên không thay đổi

Nếu ta sử dụng PLC S7-200 loại DC/DC/DC ngõ PLC cần phải kết nối với relay trung gian K11 sử dụng nguồn 24Vdc Relay dùng đểđóng điện cho cuộn dây contactor K1 (hình 7.15) Riêng đèn báo ta thay loại 24Vdc nhằm tiết kiệm relay trung gian

Bảng ký hiệu

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

S1 I0.0 Nút nhấn dừng máy, thường đóng (NC) S2 I0.1 Nút nhấn mở máy, thường hở (NO) K11 Q0.0 Relay trung gian

H1 Q0.1 Đèn báo động hoạt động H2 Q0.2 Đèn báo động dừng

a) b)

Hình 7.14 Mạch ON/OFF động dùng contactor a) Mạch động lực; b) Mạch điều khiển

a) b)

+ Chương trình: Biểu diễn STL:

Biểu diễn LAD FBD:

LAD FBD

7.4.4 Điều khiển đảo chiều quay động cơ

Một động điện pha cần điều khiển đảo chiều Khi ấn S1 (thường hở) động quay phải đèn H1 sáng báo động cơđang quay phải Khi nhấn nút S2 (thường hở) động quay trái đèn H2 sáng báo

động cơđang quay trái Động dừng lúc ấn nút dừng S3 (thường đóng) động xảy cố dòng làm cho tiếp điểm thiết bị bảo vệ Q1 tác động (tiếp điểm 13, 14 Motor CB) Khi động

dừng đèn báo H3 sáng

13 14 CB 21 22 S1 S2 K1 K2 K1 A1 A2 H1 L1 N Báo quay phải Q1 13 14 21 22 S3 K2 K1 K1 A1 A2 43 44 K1 H2 Báo quay trái 43 44 K2 H3 Báo dừng 31 32 K1 31 32 K2

Quay phải Quay trái

Hình 7.16 Mạch động lực điều khiển đảo chiều quay động dùng contactor Bảng ký hiệu

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

S1 I0.0 Nút nhấn dừng máy, thường đóng (NC) S2 I0.1 Nút nhấn quay phải, thường hở (NO) S3 I0.2 Nút nhấn quay trái, thường hở (NO)

Q1 I0.3 Tiếp điểm báo dòng, thường đóng (NC) K11 Q0.0 Relay trung gian điều khiển quay phải K21 Q0.1 Relay trung gian điều khiển quay trái H1 Q0.2 Đèn báo động quay phải

H2 Q0.3 Đèn báo động quay trái H3 Q0.4 Đèn báo động dừng

a) K11 K21 PLC 24V 24V I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 M

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 L S2

S1

K11 H1 H2

S3 Q1

K21 H3

b)

Chú ý: Trong điều khiển có đảo chiều quay ngõ PLC

điều khiển chiều quay động ta cần phải nối thêm tiếp điểm thường

đóng khóa chéo contactor (hoặc relay) đểđảm bảo an tồn

Chương trình PLC:

Biểu diễn LAD STL:

7.5 Bit nhớ M (bit memory)

Trong thiết kế chương trình điều khiển, ta có số lượng lớn logic liên kết với Ví dụ mạch sau:

Chương trình viết LAD STL:

Với liên kết logic việc tìm lỗi khó khăn Để dễ dàng lập trình tìm lỗi, kết trung gian sẽđược lưu vào ô nhớ Trong S7-200 nhớ bit memory (M)

Trong S7-200 có 32 byte nhớ M (từ M0.0 đến M31.7) Chúng xem ngõ trung gian Khi nguồn cấp nội dung nhớ bit nhớ M bị giữ lại tùy thuộc vào việc đặt thuộc tính cho vùng nhớ retentive (nhớ lâu dài) hay non-retentive (không nhớ

lâu dài)

* Bit memory có thuộc tính Retentive: Các bit có thuộc tính giữ lại giá trị nguồn cung cấp bị Nghĩa trước bị điện, nhớ M có giá trị giữ ngun giá trịđó PLC bị điện Các ô nhớđược ứng dụng để nhớ trạng thái hoạt động máy móc hay thiết bị trước bị điện Ở lần khởi động máy móc hay thiết bị

chuẩn nhà sản xuất Đối với vùng nhớ M byte MB14 đến MB31 Tuy nhiên có thểđặt lại theo ý muốn (hình 7.18).

* Bit memory có thuộc tính non-retentive: Giá trị bit bị xóa PLC nguồn cung cấp Theo chuẩn nhà sản xuất ta có MB0 đến MB13 thuộc tính non-retentive

Hình 7.18: Màn hình thiết lập retentive memory

Khi sử dụng bit memory (M), ta làm cho chương trình dễđọc Sơđồ mạch hình 7.19

I0.0 I0.1 I0.1

I0.3 I0.2

I0.1

I0.2 I0.0

I0.4

Q0.0

M0.0

M0.1

M0.2

Hình 7.19: Mạch logic làm cho dễđọc với bit memory

Chương trình LAD STL sau:

STL:

7.6 Các lệnh SET, RESET mạch nhớ RS

7.6.1 Lệnh SET

Lệnh SET (S) lệnh thông dụng thường sử dụng lệnh

đều có hầu hết PLC Lệnh Set sẽđặt trạng thái nhiều bit (thuộc vùng nhớ V, M, Q, T, C, SM, L) có địa liên tục lên mức duy trì trạng thái bị xóa lệnh khác Chúng ta

Set lần tối đa tới 255 bit Lệnh SET chỉđược thực Stack có giá trị logic “1”

Cú pháp STL: S S_Bit, n LAD:

Với S_Bit bit vùng nhớ cần đặt lên mức logic “1” n số lượng bit bắt đầu từS_Bit

Ví dụ: Khi tín hiệu I0.0 lên mức set bit từ Q0.0 đến Q0.2 Chương trình dạng sau:

LAD FBD STL

Khi tín hiệu I0.0 xuống mức ngõ Q0.0, Q0.1, Q0.2 trì

7.6.2 Lệnh RESET (R)

Lệnh Reset (R) đặt trạng thái nhiều bit có địa liên tục xuống mức Tương tự lệnh Set Reset tới 255 bit nhớ

thuộc vùng nhớ V, M, Q, T, C, SM, L Lệnh RESET chỉđược thực Stack có giá trị logic “1”

Cú pháp STL: R S_Bit, n LAD:

Với S_Bit bit vùng nhớ cần đặt xuống mức logic “0” n số lượng bit bắt đầu từS_Bit

Ví dụ: Khi tín hiệu I0.1 lên mức reset bit từ Q0.0 đến Q0.2

logic “0” Chương trình dạng sau:

LAD FBD STL

7.6.3 Mạch nhớ R-S

Mạch nhớ mạch có hai trạng thái ổn định thơng qua tín hiệu ngõ vào mà trạng thái thay đổi Đối với mạch điều khiển dùng relay contactor ta có mạch tự trì Cịn PLC có khâu R-S (viết tắt Reset Set)

Mạch nhớ R-S cần thiết kỹ thuật điều khiển Nó xem chức hầu hết loại PLC chia thành hai loại là: Ưu tiên SET ưu tiên RESET

7.6.3.1 Ưu tiên SET (khâu SR)

Biểu diễn LAD:

FBD:

Nếu hai điều kiện cho S R lên mức logic “1” ngõ OUT “1”

Với:

xxx: Địa cần điều khiển

S1: Ngõ vào Set Ký hiệu ưu tiên Set

R: Ngõ vào Reset

OUT: Ngõ ra, nối với địa chỉ

dạng bit

Bảng thật

S1 R OUT 0 Trạng thái trước

0

1

1 1 1

Để lấy khâu SR, ta nhấp chuột vào dấu cộng lệnh, chọn phần tử SR kéo thả vào network mong muốn

Khâu SR tương đương với mạch tự trì ưu tiên mở máy điều khiển dùng contactor

7.6.3.2 Ưu tiên RESET (khâu RS)

Biểu diễn LAD:

FBD:

Nếu hai điều kiện cho S R lên mức logic “1” ngõ OUT “0”

Bảng thật

S1 R OUT 0 Trạng thái trước

0

1

1 1 0

Để lấy khâu RS, ta nhấp chuột vào dấu cộng lệnh, chọn phần tử RS kéo thả vào network mong muốn

Khâu RS tương đương với mạch tự trì ưu tiên dừng máy điều khiển dùng contactor

Với:

xxx: Địa cần điều khiển S: Ngõ vào Set

7.6.4 Các qui tắc sử dụng Set Reset

Khi sử dụng với lệnh S R chương trình PLC cần chú ý qui tắc sau:

- Các điều kiện làm cho đối tượng điều khiển mức tích cực (logic “1”)

được sử dụng với lệnh S

- Các điều kiện làm cho đối tượng điều khiển mức khơng tích cực (logic “0”) sử dụng với lệnh R

- Khi viết lệnh S cho đối tượng điều khiển thiết (tùy theo yêu cầu cơng nghệ) phải có lệnh R cho đối tượng điều khiển

- Nếu lệnh S viết trước lệnh R kết thu kết quả

của lệnh R hai điều kiện cho S R mức logic “1” nghĩa là đối tượng điều khiển mức logic “0”

- Nếu lệnh R viết trước lệnh S kết thu kết quả

của lệnh S hai điều kiện cho S R mức logic “1” nghĩa là đối tượng điều khiển mức logic “1”

- Khi viết chương trình với lệnh S khơng sử dụng tiếp điểm tự trì (loại bỏ tiếp điểm tự trì)

- Tùy theo công nghệ sử dụng điều kiện cho lệnh R trạng thái bình thường điều kiện phải có mức logic “0”

7.6.5 Ví dụứng dụng mạch nhớ R-S

Ví dụ 7.7 : Mạch ưu tiên mở máy

Yêu cầu mạch ưu tiên mở máy nhưở mục 7.4.1, nhiên cần phải sử dụng mạch nhớ R-S lập trình

Để tránh lập lại ta sử dụng lại bảng ký hiệu sơđồ nối dây PLC mục 7.4.1

Phân tích: Theo u cầu mạch ta có nhận xét sau:

1 Điều kiện contactor K1 có điện nút nhấn S1 ấn

nút nhấn S1 sử dụng với lệnh S

2 Điều kiện contactor K1 điện nút nhấn S2 ấn

à nút nhấn S2 sử dụng với lệnh R

3 Khi hai nút nhấn S1 S2 ấn contactor có điện sử

dụng mạch nhớưu tiên SET (khâu SR)

tại ngõ vào I0.1) nên lập trình sử dụng tiếp điểm đảo trạng thái tín hiệu (tiếp điểm )

Chương trình viết sau:

LAD FBD STL

Ví dụ 7.8 : Mạch ưu tiên dừng máy

Yêu cầu mạch ưu tiên dừng máy mục 7.4.2, nhiên cần phải sử dụng mạch nhớ R-S lập trình

Để tránh lập lại ta sử dụng lại bảng ký hiệu sơđồ nối dây PLC mục 7.4.2

Phân tích: Theo yêu cầu mạch ta có nhận xét sau:

1 Điều kiện contactor K1 có điện nút nhấn S1 ấn nút nhấn S1 sử dụng với lệnh S

2 Điều kiện contactor K1 điện nút nhấn S2 ấn

nút nhấn S2 sử dụng với lệnh R

3 Khi hai nút nhấn S1 S2 ấn contactor điện sử

dụng mạch nhớưu tiên RESET (khâu RS)

4 Trạng thái bình thường nút nhấn S1 thường hở (logic “0” ngõ vào I0.0) nên lập trình sử dụng tiếp điểm khơng đảo trạng thái tín hiệu ( tiếp điểm ) Cịn S2 thường đóng (logic “1” ngõ vào I0.1) nên lập trình sử dụng tiếp điểm đảo trạng thái tín hiệu (tiếp điểm )

Chương trình viết sau:

Ví dụ 7.9 : Mạch đảo chiều quay động cơ

Để đơn giản dễ hiểu, ví dụ lấy lại u cầu cơng nghệ mạch

điều khiển đảo chiều quay mục 7.4.4 Tuy nhiên cần phải sử dụng mạch nhớ R-S lập trình

Để tránh lập lại ta sử dụng lại bảng ký hiệu sơđồ nối dây PLC mục 7.4.4 Phân tích: Theo u cầu cơng nghệ ta có nhận xét sau:

1 Đối với contactor K1 (được đóng điện gián tiếp K11)

- Điều kiện Set (làm cho K1 có điện): Nút nhấn S2 ấn Tuy nhiên lý an toàn K2 điện phép mở máy nên phải kết hợp thêm điều kiện K2 điện

Set K1=S2ÙK2

- Điều kiện Reset (làm cho K1 điện): Có khả nút nhấn dừng S1 ấn tiếp điểm bảo vệ dòng Q1 tác động

Reset K1=S1ÚQ1

- Vì lý an tồn, K1 bị điện điều kiện SET RESET cho nó logic “1” sử dụng khâu SR.

2 Đối với contactor K2 (được đóng điện gián tiếp K21)

- Điều kiện Set: Nút nhấn S3 ấn Tuy nhiên lý an tồn K1 điện phép mở máy nên phải kết hợp thêm điều kiện K1 điện

Set K2 =S3ÙK1

- Điều kiện Reset: Có khả nút nhấn dừng S1

ấn tiếp điểm bảo vệ dòng Q1 tác động Reset K2=S1ÚQ1

- Vì lý an tồn, K2 bị điện điều kiện SET RESET cho nó logic “1” sử dụng khâu SR.

3 Đối với đèn báo H1

- Đèn sáng K1 có điện tắt K1 điện

H1=K1

4 Đối với đèn báo H2

- Đèn sáng K2 có điện tắt K2 điện H2=K2

5 Đối với đèn báo H3

- Đèn sáng K1 K2 điện K2

K1 H3= Ù

FBD

7.7 Các lệnh nhận biết cạnh tín hiệu lệnh NOT

Các lệnh nhận biết cạnh tín hiệu lệnh NOT thực thuật tốn

đặc biệt bit ngăn xếp (Stack 0)

7.7.1 Lệnh NOT

Lệnh NOT đảo giá trị bit ngăn xếp (Stack 0) Nếu sau phép toán nhị phân mà sử dụng lệnh NOT kết bịđảo lại Nghĩa kết phép toán nhị phân làm cho Stack có giá trị logic “1” lệnh NOT cho kết “0”, ngược lại

- Kết hợp lệnh NOT sau cổng logic OR, AND, XOR ta thu cổng NOR, NAND, XNOR

Ví dụ:

- Cổng NAND với ngõ vào I0.0 I0.1 ngõ Q0.0 là:

LAD FBD STL

- Cổng NOR với ngõ vào I0.0 I0.1 ngõ Q0.0 là:

LAD FBD STL

7.7.2 Các lệnh nhận biết cạnh tín hiệu

Hai lệnh nhận biết cạnh tín hiệu lệnh nhận biết cạnh lên (EU) nhận biết cạnh xuống (ED)

Lệnh nhận biết cạnh lên (EU) sẽđặt giá trịlogic “1” vào bit Stack chu kỳ quét chương trình phát chuyển trạng thái từ lên Stack 0 Cịn trường hợp khác sẽđặt Stack “0”

Lệnh nhận biết cạnh xuống (ED) sẽđặt giá trị logic “1” vào bit Stack chu kỳ quét chương trình phát chuyển trạng thái từ xuống Stack 0 Còn trường hợp khác sẽđặt Stack “0”

LAD FBD STL

Hình 7.20: Giản đồ thời gian ví dụ lấy cạnh lên xuống tín hiệu

Ví dụ 7.10: Viết chương trình điều khiển đơn giản cho băng tải sản phẩm (hình 7.21) Khi sản phẩm A vận chuyển đến vị trí cần thao tác băng tải dừng lại (được phát cảm biến CB1) Ấn nút S1 băng tải tiếp tục hoạt động sản phẩm đến vị trí dừng lại Quá trình lặp lại

Hình 7.21: ví dụ 7.10

Chương trình sau:

Phân tích:

- Điều kiện Set băng tải: Nút nhấn S1

- Điều kiện Reset băng tải: Cảm biến CB1 - Sản phẩm đến cảm biến CB1 băng tải dừng lại, cảm biến bị tác động Nếu ta dùng ưu tiên Reset khơng thể khởi động lại băng tải Cịn dùng ưu tiên Set sản phẩm qua khỏi cảm biến bng tay thả nút nhấn S1 Dùng lệnh nhận biết cạnh tín hiệu để khống chế Và

LAD FBD STL

7.8 Các Bit nhớđặc biệt (Special Memory bits)

Các bit nhớ SM (Special memory bits) cung cấp nhiều chức trạng thái điều khiển, cung cấp thông tin truyền thơng S7-200 chương trình Các bit nhớđặc biệt sử dụng dạng bits, bytes, words double words Trong phần trình bày bit trạng thái SMB0 Còn bit nhớ SM khác sẽđược trình bày chương tương ứng sách (tập 2)

SMB0 chứa tám bit trạng thái cập nhật chu kỳ quét S7-200 Đây bit nhớ chỉđọc

Bit Chức

SM0.0 Bit ln ln có trạng thái

SM0.1 Bit có trạng thái vịng qt chương trình

SM0.2 Bit báo liệu bị thất lạc (0:dữ liệu đủ, 1: liệu bị thất lạc) SM0.3 Bit báo PLC đóng nguồn (1: vòng quét đầu tiên, 0:

vòng quét lại)

SM0.4 Bit tạo xung có chu kỳ phút (0: 30s đầu, 30s sau)

SM0.5 Bit tao xung có chu kỳ 1s (tần số Hz) (0: 0,5s đầu ; 0,5 s sau)

SM0.6 Bit lên vòng quét xuống vòng quét Nó

được sử dụng để làm ngõ vào bộđếm vòng quét SM0.7 Bit báo vị trí cơng tắc chọn chếđộ làm việc PLC (0:

TERM, 1: RUN)

Ví dụ: Khi có tín hiệu cố (ngõ vào I0.0 (NC) xuống mức 0) đèn báo

7.9 Câu hỏi tập

Các tập ứng dụng giả sử dùng CPU 224 DC/DC/DC đểđiều khiển BT7.1 An tồn cho lị

Một thiết bị lị có vào khỏi lò thực tự động qua điều chỉnh đặt bên ngồi Lị có đặt cảm biến áp suất P1, P2 P3 vị

trí khác để kiểm sốt q áp suất Mạch an tồn hoạt động có cố, trường hợp áp suất lị tăng q cao van an tồn từ tính Y1 hoạt

động xả bớt Cần có hai ba cảm biến tác động mạch an tồn mở van từ tính Y1 Hãy :

- Viết chương trình cho có bất kỳ 3 cảm biến tác động van Y1 mở

- Vẽ sơđồ nối dây tín hiệu phần cứng

* Bảng ký hiệu:

BT7.2 Điều khiển cấu máy dập

Một cấu dập máy dập nguyên liệu (ví dụ dập vỏ hộp) chuyển động nâng lên hay hạ xuống nhờ

động điện M1 quay chiều Để đảm bảo an toàn cho tay người vận hành người vận hành dùng tay nhấn đồng thời nút nhấn S1 (NO) S2 (NO) bàn dập hạ xuống Khi hạ xuống

đụng cơng tắc hành trình giới hạn S3 (NC) tự chạy nâng lên đụng cơng tắc hành trình giới hạn S4 (NC) dừng lại Chu kỳ lặp lại

Hình 7.23 Mơ hình máy dập nhỏ

khi người vận hành lại nhấn nút nhấn S1 S2 * Bảng ký hiệu:

Hãy :

- Viết chương trình điều khiển - Vẽ sơđồ nối dây phần cứng

BT7.3 Băng tải chuyển vật liệu

Một thiết bị băng tải dùng để chuyển vật liệu từ thùng chứa vào xe goòng Hãy viết chương trình cho: Khi bật cơng tắc khởi động S0 (NO), đèn H0 sáng báo hệ thống sẵn sàng làm việc Khi nhấn nút S1 (NO)

động M1 chạy kéo băng tải nguyên liệu thùng chứa vận chuyển theo băng tải Khi nhấn nút dừng S2 (NC) băng tải dừng lại Khi xảy cố dòng (tiếp điểm nhiệt F3 (NC) tác động) động

dừng lại

v Sơđồ cơng nghệ:

Hình 7.24 Băng tải chuyển vật liệu

* Bảng ký hiệu:

BT7.4 Điều khiển cổng vào

Một cổng công ty cần điều khiển chếđộ tay tựđộng nhờ

một cơng tắc chọn S0 có vị trí :

- Ở chế độ tay: Nhấn nút mở S1 (NO) động M1 quay phải cổng mở ra, thả tay động dừng lại Tuy nhiên, cổng mở đụng công tắc hành trình giới hạn mở S3 (NC) dừng lại Tương tự, nhấn nút đóng S2 (NO) động M1 quay trái cổng đóng lại, thả tay động dừng lại Nếu đụng cơng tắc hành trình giới hạn đóng S4 (NC) cổng dừng lại

- Ở chếđộ tựđộng: Nhấn nút mở cửa mở đụng cơng tắc hành trình giới hạn mở S3 dừng lại Khi nhấn nút đóng, cổng sẽđóng lại đụng cơng tắc hành trình đóng S4 dừng lại - Có thể dừng q trình đóng mở lúc nhấn nút dừng S5 (NC) động bị tải (tiếp điểm nhiệt F3 (NC) tác

động )

- Trong trình đóng mở đèn báo H1 sáng lên báo cổng

đang hoạt động Hãy :

- Viết chương trình con: Sub0 cho chếđộ tay Sub1 cho chếđộ

tựđộng

- Vẽ sơđồ nối dây phần cứng

v Sơđồ công nghệ:

v Bảng ký hiệu:

BT7.5 Điều khiển xe rót vật liệu vào bồn chứa

Một xe kéo dùng để rót vật liệu vào bồn chứa Khi bật công tắc khởi

động S0 (NO) đèn H0 sáng báo hệ thống sẵn sàng làm việc Khi nhấn nút S1 (NO), động M1 có điện kéo xe di chuyển lên, đồng thời đèn H1 chớp sáng với tần số 1Hz Khi xe lên tới vị trí đụng phải cơng tắc hành trình S4 (NC) dừng lại Nhấn nút S2 (NO) động M1 đảo chiều kéo xe di chuyển xe xuống, đồng thời đèn báo H2 chớp với tần số 1Hz Khi xe đến vị

trí cuối đụng phải cơng tắc hành trình S3 (NC) dừng lại Khi động

M1 có cố dịng (tiếp điểm nhiệt F3 (NC) tác động) động dừng lại) đèn H0 chớp sáng với tần số 1Hz Quá trình khởi động bật lại công tắc S0 Hãy:

- Viết chương trình điều khiển

- Vẽ sơđồ nối dây phần cứng với PLC

8 Thiết kế theo logic Bool & biểu đồ Karnaugh

8.1 Giới thiệu

Quá trình chuyển đổi mục tiêu điều khiển thành chương trình theo ngơn ngữ LAD, FBD hay STL yêu cầu phải thông qua cấu trúc Đại số BOOL cơng cụ cần thiết để phân tích thiết kế hệ

thống

8.2 Đại số BOOL

Đại số BOOL phát triển vào năm 1800 nhà toán học người Ai-len tên James Bool Nó hữu ích thiết kế mạch số Nó sử dụng nhiều kỹ sư điện tin học Phương pháp thực mơ hình hệ thống logic cơng thức riêng lẻ Cơng thức

là kết hợp AND/OR đơn giản thành dạng Với phương pháp này, người thiết kế mạch có thểứng dụng cho lập trình LAD

Hình 8.1: Các phép toán đại số bool với bảng thật cổng logic

AND

B A

X = ×

A B X 0 1 1 0 OR B A

X = +

A B X 0 1 1 1 NOT A X = A X 1

NAND

B A

X = ×

A B X 0 1 1 0 NOR B A

X = +

A B X 0 1 1 0 XOR B A

X = Å A B X 0 1 1 1 XNOR B A

X = Å

Công thức Boolean bao gồm nhiều biến hoạt động giống công thức đại số thơng thường Ba phép tốn AND, OR NOT, tổ hợp phép toán NAND, NOR, XOR, XNOR Các phép tốn với bảng thật cho hình 4.1 Mỗi phép tốn trình bày cơng thức đơn giản với hai biến sử dụng A B để tính giá trị X Bảng thật phương pháp đơn giản để mô tả tất tổ

hợp có cho ngõ trạng thái “ON” “OFF” (“1” “0”)

Chú ý: Cổng XOR thường chuyển thành cổng tương đương

sau:

B A B A B A

X= Å = × + ×

· Các định lý đại số Bool Tiên đề: A+A =0

2 A×1=A A×A =0 A+A=1

5 1=0

Định lý: A+A =A

2 A×A = A A + = A×0=0 A+A×B= A A×(A+B)=A A =A

8 (A+B)=A×B (A×B)= A+B

10 (A+B)+C=A+(B+C)

11 (A×B)×C=A×(B×C) 12 A+A×B= A+B 13 A×(A+B)=A×B 14 A+B=B+A 15 A×B=B×A

16 A+(B×C)=(A+B)×(A+C) 17 A×(B+C)=(A×B)+(A×C)

18 (A+B)×(A+C)= A×C+A×B 19 (A×C+B×C)=A×C+B×C 20 (A+C)×(B+C)=(A+C)×(B+C)

Ví dụ: Cho biểu thức A B C D E C= .( ( + + )+F C )

Biểu thức đại số A đơn giản theo bước sau:

) )

(

(C D E C F C B

A= × × + + + ×

(5) (4) (1) (3) ) 1 ( (2) ) ( (1) ) ( C B A C B A F E D C B A C F C C E C D B A C F C C C E C D B A × = × × = + + + × × = × + + × + × × = × + × + × + × × =

Chú ý: Khi đơn giản biểu thức đại số Bool, phép tóan OR có ưu tiên thấp nên chúng thực trước Phép tốn NOT có ưu tiên cao nhất, nên chúng đơn giản sau Cách thức thực minh họa cho việc

đơn giản biểu thức đại số sau:

B A C B A X B A A A C B A X B A C A C A B A X C A B A C A B A X C B A C B A X C B A C B A X C B A C B A X C B A C B A X × + + × = × + + × + × = × + × + × + × = × + × + × + × = + × + + × = + × + × × = + × + × + = + × + × + = ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (

8.3 Thiết kế Logic

Các ý tưởng thiết kế chuyển đổi trực tiếp từ biểu thức

đại số Bool, phương pháp khác (ở chương sau) Các biểu thức đại số Bool đơn giản xếp lại sau chuyển sang sơđồ LAD FBD hay ngôn ngữ STL

Nếu mô tả qui trình điều khiển lời, thường chuyển trực tiêp thành biểu thức đại số Bool nhưở hình 8.2

Các phép tốn có ưu tiên cao

được đặt ngoặc

Ứng dụng định lý DeMorgan’s

Bỏ ngoặc

Chọn số hạng có thừa số, ởđây có NOT C

Đặt thừa số chung

Ứng dụng định lý đểđơn giản

và hình 8.3 Trong ví dụ, việc mơ tả q trình đưa trước Trong

ứng dụng thực tế, điều có nhờ vào phận hệ thống Trong nhiều trường hợp hệ thống chưa có, việc thực tóan cho người thiết kế Bước xác định bộđiều khiển nên làm việc

thế Trong trường hợp này, câu lệnh viết trước tiên, sau

đó chuyển đổi thành biểu thức đại số Bool Biểu thức đại số Bool có thểđược chuyển đổi theo dạng mong muốn Công thức chứa XOR, khơng thể biểu diễn dược dạng LAD, nên chuyển thành dạng cổng tương đương sử dụng AND, OR NOT

Ví dụ 8.1: Điều khiển nhiệt độ lị nhiệt

Mơ tả q trình:

Một lị nhiệt có hai cửa cấp nhiệt cho thỏi kim loại đúc cửa Bộ phát nhiệt cung cấp đủ nhiệt cho hai thỏi kim loại đúc Nhưng có thỏi kim lọai đúc nhiệt độ cung cấp trở nên q nóng, để giảm nhiệt độ

thì quạt giải nhiệt cho lị sẽđược bật

Mơ tảđiều khiển:

Nếu nhiệt độ cao có thỏi kim loại đúc cửa bật quạt

Giải Bảng xác định input/output:

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

B1 I0.0 Cảm biến báo có thỏi kim loại đúc cửa

B2 I0.1 Cảm biến báo có thỏi kim loại đúc cửa

T I0.2 Cảm biến báo nhiệt

F Q0.0 Quạt giải nhiệt Biểu thức đại số Bool:

) B B ( T

F= × 1Å (1)

) B B B B ( T

F= × × 2+ 1× (2)

T B B T B B

F= 1× 2× + 1× 2× (3)

Chương trình biểu diễn ngơn ngữ LAD, FBD STL (đối với biểu thức 2):

LAD STL

FBD OLD

A T = F

Hình 8.2: Biểu thức đại số Bool thiết kế theo ngôn ngữ PLC S7-200

Chương trình biểu diễn ngơn ngữ LAD, FBD STL (đối với biểu thức 3):

LAD STL

FBD

LD B1 AN B2 A T LDN B1 A B2 A T OLD = F

Hình 8.3: Biểu thức đại số Bool thiết kế theo ngôn ngữ PLC S7-200

Ví dụ 8.2: Hãy chuyển sơ đồ logic sau (hình 8.4) thành chương trình PLC ngôn ngữ LAD, FBD STL:

Giải:

Nếu giữ nguyên sơđồ logic việc chuyển đổi chương trình LAD gặp nhiều khó khăn PLC khơng thể biểu diễn cổng NAND NOR Vì đểđơn giản hơn, ta sử dụng phương pháp biến đổi sơđồ thành biểu thức đại số Bool sau đơn giản biểu thức

Sơđồ biểu diễn dạng biểu thức đại số Bool sau c

n gin

( ) BữìBì(A+C)

ứ ử ỗ

ố

ổ ì ì +

= A B C

X

) ( )

(A B C B B A C

X = + + + × × ×

C A B X C A B C A B C A B X C A B B C A B C C A B B C A B A X × × = × × + + × × + × × = × × × + × × × + × × × + × × × = 0

Từ biểu thức đơn giản ta sơđồ logic sau biểu diễn LAD, FBD, STL (hình 8.5)

LAD STL

FBD

LD B AN A A C = X

Hình 8.5: Sơđồ logic chương trình PLC

Tóm lại, ta thu biểu thức đại số Bool từ việc mô tả yêu cầu công nghệ sơđồ mạch sơđồ LAD Các biểu thức đơn giản cách sử dụng định lý đại số Bool Và sau từ

biểu thức ta chuyển thành ngôn ngữ LAD, FBD hay STL PLC Khi đơn giản biểu thức đại số Bool ta cần ý số quy tắc

bản sau:

· Loại bỏ cổng NOT không cần thiết Thơng thường thực cách thay cổng NAND NOR biểu thức đơn giản sử dụng định lý DeMorgan

· Lọai bỏ công thức phức tạp XOR

Ví dụ 8.3: Cho biểu thức điều khiển:

C F ) C E D ( C ( B

A= × × + + + ×

Biểu thức có thểđược biểu diễn dạng sơđồ mạch logic sau:

Biểu diễn LAD:

Hình 8.6: Minh họa qui tắc đơn giản chuyển đổi biểu thức đại số Bool sang LAD

8.3.1 Các kỹ thuật đại số Bool

Có vài kỹ thuật chung sử dụng đơn giản công thức Các kỹ

thuật biểu diễn hình 8.7

C A A C

A+ = + Chứng minh: A+CA

C A

C A

A A C A

+ Û

+ Û

+ +

Û

) )( (

) )( (

A A

AB+ = Chứng minh: AB+ A

1 A AB+ Û A A B A Û Û + Û ) ( ) ( 1 1 C B A C B

A+ + = Chứng minh: A+B+C

C B A C B A C B A C B A Û Û + Û + + Û ) ( ) ( ) (

Hình 8.7: Các kỹ thuật đại số Bool

8.4 Các dạng logic chung

Khi biết tập dạng logic đơn giản cung cấp cho người thiết kế

giải chiến lược điều khiển Các dạng sau cung cấp để sử

dụng trực tiếp ý tưởng thiết kế

8.4.1 Dạng cổng phức

Tổng cộng có 16 loại cổng logic khác có ngõ vào Dạng đơn giản AND OR, cổng khác cổng phức Ba cổng phức thông dụng thảo luận trước NAND, NOR XOR Các cổng biểu diễn thành dạng đơn giản với cổng AND OR tương

ứng sơđồ LAD PLC biểu diễn hình 8.8

NAND NOR XOR

B A X B A X + = × = B A X B A X × = + = B A B A X B A X × + × = Å =

Hình 8.8: Chuyển đổi chức logic phức

Multiplexers sựđa hợp thiết bịđược kết nối với thiết bịđơn Nó thông dụng hệ thống điện thoại Một chuyển mạchđiện thoại

được sử dụng để xác định điện thoại sẽđược kết nối

Hình 8.9 multiplexer Ngõ X sẽđược kết nối với ngõ vào D1, D2, D3 D4 tùy thuộc vào giá trị ngõ A1 A2

Hình 8.9: Một Multiplexer

Dạng multiplexer biểu diễn LAD trình diễn hình 8.10

Hình 8.10: Một Multiplexer biểu diễn Ladder Logic

8.5 Một số ví dụ thiết kếđơn giản với đại số bool

Các trường hợp sau minh họa vấn đề logic tổ hợp khác giải pháp thực Hãy đọc kỹ mơ tả trước xem lời giải

8.5.1 Các chức logic

Yêu cầu 1: Viết chương trình cho ngõ D mức logic “1” cơng tắc A B đóng lại cơng tắc C đóng

Giải quyết: D=(A×B)+C

D1

D2 multiplexer

X D3

D4

A1 A2

A1 A2 X

0 1

0 1

Hình 8.11: Chương trình viết LAD

Yêu cầu 2: Viết chương trình cho ngõ D mức logic “1” nút ấn A ấn, B C ấn

Giải quyết: D=A+(BÅC)

Hình 8.12: Chương trình viết LAD

8.5.2 Hệ thống an toàn xe

Yêu cầu: Viết chương trình LAD cho hệ thống an toàn cửa xe hơi/dây an toàn chỗ ngồi Khi cửa mở, dây an toàn chưa thắt việc khố khởi động khơng thể thực Nếu tất cảđược thực khóa khởi động động

Giải quyết:

Hình 8.13: Chương trình hệ thống an tồn xe viết LAD

8.5.3 Quay phải/trái động cơ

Yêu cầu: thiết kế bộđiều khiển động có nút nhấn quay phải nút nhấn quay trái Các ngõ quay phải trái “1” nút nhấn ấn Khi hai nút nhấn ấn động khơng làm việc

Giải quyết:

BR BF R

BR BF F

× =

× =

Ởđây:

Hình 8.14: Chương trình quay phải, trái viết LAD 8.5.4 Cảnh báo trộm

Cảnh báo trộm cho nhà sau: có xâm nhập kẻ

trộm cảnh báo đèn báo kích hoạt Cảnh báo kích hoạt kẻ xâm nhập bị phát cảm biến gắn cửa sổ phát chuyển động Cảm biến cửa sổ loại thường đóng, cửa sổ vỡ kẻ trộm xâm nhập cảm biến bị ngắt Cảm biến nhận biết chuyển động

được thiết kếđể người phát ngõ sẽở mức “1” Ngồi cịn có cơng tắc để kích hoạt/khơng kích hoạt cảnh báo Hoạt động

bản hệ thống cảnh báo, ngõ vào bộđiều khiển cho

bảng sau:

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

A Q0.0 Đèn cảnh báo, ON=”1”

W I0.0 Cảm biến cửa sổ/cửa chính, thường đóng M I0.1 Cảm biến chuyển động, thường hở

S I0.2 Công tắc kích hoạt cảnh báo, ON=”1” Hoạt động cảnh báo có thểđược mơ tả theo qui tắc:

1 Nếu cảnh báo “ON”, kiểm tra cảm biến

2 Nếu cảm biến cửa sổ/cửa bị ngắt, bật âm cảnh báo

đèn báo sáng

Bước xác định công thức điều khiển Trong trường hợp có ngõ vào khác ngõ ra, bảng thật trình bày hình 8.15

Input Output

S M W A

0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1

Hình 8.15: Bảng thật cảnh báo trộm

Khơng có kẻ trộm, tắt cảnh báo Cảnh báo tắt

Biểu thức Boolean đơn giản cho hình 8.17 viết từ bảng thật hình 8.16

) ( ) ( ) ( )) ( ) (( ) ( ) ( ) ( ) ( M W S M S W S A W M W M W M W M S A W M W M W M S A W M S W M S W M S A + × = × + × = × + × + × + × × = × + × + × × = × × + × × + × × =

Hình 8.16: Biểu thức Bool thực với LAD

Công thức mạch cho hình có thểđược đơn giản hình 8.17

Hình 8.17: Sơđồ mạch theo biểu thức Bool đơn giản thực với LAD

8.6 Biểu đồ Karnaugh

8.6.1 Giới thiệu

Bảng Karnaugh cho phép chuyển đổi bảng thật thành biểu thức Boolean đơn giản mà không sử dụng đại số Bool Trong mục 8.5.4 chương có ví dụ cảnh báo trộm Hình 8.18 bảng thật với ngõ vào báo yên tĩnh thêm vào

Đã cho: A, W, M, S trước đây, tức là:

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

A Q0.0 Đèn cảnh báo, ON=”1”

M I0.1 Cảm biến chuyển động, thường hở

S I0.2 Cơng tắc kích hoạt cảnh báo, ON=”1” Và:

Q = Báo yên tĩnh (0 = yên tĩnh)

Bước 1: Vẽ bảng thật

Bảng thật mạch cảnh báo trộm nhưhình 8.18 Thay chuyển đổi trực tiếp bảng thành biểu thức, ta đặt vào bảng hình 8.19 Dịng cột chọn từ biến ngõ vào

Việc định biến sử dụng cho dòng cột

tùy ý bảng trông khác cho kết giống Đối với biến hai dịng cột xếp theo thứ tự

giá trị bit sử dụng NOT Trình tự nhị phân, tổ

chức để có bit thay đổi thời điểm Như trình tự bit 00, 01, 11, 10 Bước quan trọng Kế tiếp đưa giá trị “1” bảng thật vào bảng Karnaugh Giá trị “0” có thểđược đưa vào không cần thiết

S M W Q A

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1

Hình 8.18: Bảng thật mạch cảnh báo trộm

Trong ví dụ, ba giá trị “1” từ bảng thật đưa vào bảng

Bước 2: Chia biến vào

Ởđây chọn SQ MW

) 00 ( W

M = MW(=01) MW(=11) MW(=10) )

00 ( Q

S =

) 01 ( Q

S =

) 11 (

SQ = 1

) 10 ( Q

S =

Hình 8.19: Bảng Karnaugh

Khi bit nhập vào bảng Karnaugh có vài mẫu rõ ràng Các mẫu tiêu biểu có phần đối xứng Hình 8.20 có hai mẫu khoanh trịn Trong trường hợp này, mẫu có hai bit đứng kề Mẫu thứ hai khó nhìn thấy bit nằm bìa bên phải trái cột

Sau mẫu có thểđược chuyển thành biểu thức Boolean Để thực trước tiên ta quan sát mẫu đặt dòng thứ ba biểu thức AND với SQ Kế tiếp tìm bit chung hai mẫu Ta thấy mẫu có M chung, mẫu có W chung Những tổ hợp thành công thức Cuối công thức chuyển thành sơđồ LAD

Bước 4: Tìm kiếm mẫu bảng

Hình 8.20: Khoanh mẫu

Bước 5: Viết thành công thức sử dụng mẫu

) W (M Q S

A = × × +

Bước 6: Chuyển đổi công thức thành sơđồ LAD

Hình 8.21: Chuyển đổi biểu thức thành sơđồ LAD

M mẫu chung

Tất dòng SQ

Bảng Karnaugh phương pháp có thểđược chọn đểđơn giản biểu thức thay cho đại số Bool Nó giúp cho người học dễ dàng việc đơn giản biểu thức Ở ví dụ có biến, có hai biến dịng hai biến cột Nếu có nhiều biến sử dụng Ví dụ có năm biến ngõ vào ta sử dụng ba biến cho dòng cho cột với mẫu 000, 001, 011, 010, 110, 111, 101, 100 Nếu có nhiều ngõ ra, ta tạo bảng Karnaugh cho ngõ

8.7 Câu hỏi tập

BT 8.1: Cổng logic biểu diễn ngôn ngữ LAD cho cổng AND hay OR?

BT 8.2: Vẽ sơđồ hình thang với ngõ D “1” công tắc A cơng tắc B đóng cơng tắc C đóng

BT 8.3: Vẽ sơđồ hình thang với ngõ D “1” nút nhấn A ấn B C ấn

BT 8.4:

a) Giải thích nút nhấn stop phải thường đóng nút nhấn start phải thường hở

b) Xem xét trường hợp ngõ vào PLC nối với nút nhấn thường đóng làm nút nhấn stop Tiếp điểm sử dụng ngôn ngữ

LAD thường hở nhưđược cho Tại hai không giống nhau? (ví dụ NC NO)

BT 8.5: Tạo chương trình đơn giản ngơn ngữ LAD theo bảng thật

được cho với ngõ trạng thái “ON” nút nhấn tương ứng

OUTPUT INPUT

A B C D E F G H

Ngõ vào X ON 1 1 Ngõ vào Y ON 0 0 1 Ngõ vào Z ON 1 1 0

BT 8.6: Chuyển đổi biểu thức đại số Bool sau thành chương trình ngơn ngữ LAD đơn giản có thểđược

) B A A ( A

X= × + ×

BT 8.7: Đơn giản biểu thức sau:

a) A(B+AB) b) A(B+AB) c) A(B+AB) d) A(B+AB)

BT 8.8: Đơn giản biểu thức sau: a) (A+B)×(A+B)

b) ABCD+ABCD+ABCD+ABCD

BT 8.9: Đơn giản biểu thức Boolean sau:

) C B C B ( C ) ) A B ( ) B A (( × + + × + × + ×

BT 8.10: Cho biểu thức Boolean

) B C ( C B A

X= × × + +

a) Vẽ sơđồ mạch số

b) sơđồ hình thang (không tối giản), c) Đơn giản biểu thức

BT 8.11: Đơn giản biểu thức đại số Boolean sau viết chương trình

ở ngơn ngữ LAD tương ứng

D ) CD B A BCD A D C AB D C AB (

Y= + + + +

ABCD ) C A D B C A ( B A

X= + + + +

a) Viết thành sơđồ logic chưa đơn giản biểu thức b) Đơn giản biểu thức

c) Viết thành chương trình ngơn ngữ LAD theo biểu thức đơn giản

BT 8.13: Cho bảng thật sau

a)Chỉ tổ hợp cho kết

b) Viết kết quảở a) thành biểu thức đại số Bool c) Đơn giản biểu thức Bool b)

A B C D Kết quả

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1

BT 8.14: Đơn giản biểu thức sau thành đơn giản viết thành chương trình ngơn ng LAD

( ) ữữ ứ ử ỗ ỗ ố ổ ữ ữ ứ ử ỗỗ ố ổ ữ ứ ử ỗ ố ổ + + +

=C A A BCA BC

Y

BT 8.15: Đơn giản biểu thức sau sử dụng đại số Bool viết thành chương trình ngơn ngữ LAD tương ứng

) C E D C ( ) A B A (

X= + × + + +

BT 8.17: Cho sơđồ mạch logic hình vẽ

a) Viết thành biểu thức mạch logic cho b) Đơn giản biểu thức

c) Vẽ lại sơđồ mạch đơn giản theo câu b)

BT 8.18: Cho hệ thống mô tả theo biểu thức sau:

) E D ( B A ) C ) C A ( B ( A

X= + × + + + × × +

a) Đơn giản biểu thức sử dụng đại số Bool

b) Thực sơđồ mạch số theo biểu thức ban đầu biểu thức

đơn giản câu a)

c) Viết thành chương trình ngơn ngữ LAD theo biểu thức ban đầu biểu thức đơn giản câu a)

BT 8.19: Đơn giản biểu thức cho sau viết thành chương trình

ngơn ngữ LAD sơđồ mạch số theo biểu thức ban đầu biểu thức đơn giản

) D C ( B A ) C B ( ) D C B (

A+ + + × + + × × +

A B C D Kết quả 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1

BT 8.21: Sử dụng bảng Karnaugh để đơn giản bảng thật sau viết thành chương trình ngơn ngữ LAD

A B C D X

BT 8.22: Viết biểu thức đơn giản bảng Karnaugh cho

CD CD CD CD

AB 0

B

A 0 0

B

A 0 0

B

A 1

BT 8.23: Cho bảng thật hình BT 8.23 viết thành chương trình PLC

ngơn ngữ LAD với trợ giúp kỹ thuật đơn giản biểu thức bảng Karnaugh hay đại số Bool

BT 8.24: Kiểm tra bảng thật hình BT 8.24 viết thành chương trình PLC ngơn ngữ LAD sử dụng bảng Karnaugh

BT 8.26: Cho bảng thật hình BT 8.25 với ngõ vào A, B, C D ngõ X Chuyển thành chương trình PLC LAD sử dụng bảng Karnaugh

BT 8.25: Tìm biểu thức Boolean đơn giản bảng Karnaugh cho hình BT 8.26 mà không sử dụng đại số Bool Viết chương trình LAD

A B C D X Y

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1

A B C D X

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1

A B C D X 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1

A B C D Z

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1

Hình BT 8.25 Hình BT 8.27

Hình BT 8.26

BT 8.27: Cho bảng thật hình BT 8.27

a) Tìm biểu thức đại số Bool sử dụng bảng Karnaugh

b) Vẽ sơđồ LAD sử dụng bảng thật (không phải biểu thức Boolean)

BT 8.29:

a) Xây dựng bảng thật cho vấn đề sau đây: i) Có nút nhấn A, B, C

ii) Ngõ “1” hai nút nhấn ấn iii) Nếu C ấn ngõ ln ln “1”

b) Viết thành biểu thức Bool

c) Viết thành biểu thức Boolean sử dụng bảng Karnaugh

BT 8.30: Viết biểu thức Boolean đơn giản bảng Karnaugh

a) Bằng đồ thị

b) Bằng đại số Boolean

B

A AB AB AB

CD 1

D

C 1

D C

D

C 1

BT 8.31: Xem xét biểu thức boolean sau:

) D C D C CD ( A ) A B A (

X= + + + +

a) Biểu thức Boolean chuyển trực tiếp thành LAD Giải thích cần thiết, thực thay đổi yêu cầu để chuyển thành LAD

b) Viết LAD, dựa vào kết quảở bước a)

c) Đơn giản biểu thức sử dụng đại số Bool viết LAD

9 Bộ định thời (Timer)

9.1 Giới thiệu

Bộđịnh thời sử dụng u cầu điều khiển cần trì hỗn

thời gian Đây phần tử chức PLC thường

được sử dụng chương trình điều khiển Chẳng hạn băng tải có tín hiệu hoạt động chạy 10s dừng lại, van khí nén cần có điện 5s, nguyên liệu cần trộn thời gian 10 phút…Các PLC S7-200 có 256 Timer có địa từ T0 đến T255, chia làm loại (xem thêm chương Bộđiều khiển lập trình PLC S7-200) :

+ Timer đóng mạch chậm TON (On-delay Timer)

+ Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR (Retentive On-delay Timer) + Timer ngắt mạch chậm TOF (Off-delay Timer)

Khi sử dụng timer cần phải xác định thông số sau: - Loại timer (TON, TONR hay TOF)

- Độ phân giải Timer Có độ phân giải là: 1ms, 10ms 100ms - Số timer sử dụng, ví dụ T0, T37 cần tra bảng để biết loại timer

sử dụng tương ứng với số

- Khai báo số thời gian tương ứng với thời gian cần trì hỗn dựa vào độ phân giải timer

- Tín hiệu cho phép bắt đầu tính thời gian

Ký hiệu chung Timer S7-200 biểu diễn LAD sau: Với:

Txxx: Ký hiệu số thứ tự timer, ví dụ: T37

IN: Ngõ vào bit, cho phép timer hoạt động

PT: Ngõ vào số Integer, số thời gian

T_typ: Cho biết loại Timer Có thể TON, TONR hay TOF ???ms: Báo độ phân giải timer, tựđộng xuất

theo Txxx

Thời gian trì hỗn = [PT] x [???ms]

Đây loại On-delay timer, có tên gọi T37, có độ phân giải 100ms Thời gian trì hỗn : 10 x 100ms = 1s

9.2 Timer đóng mạch chậm TON

Các Timer sử dụng có u cầu trì hỗn khoảng thời gian Giá trị hành TON bị xóa ngõ vào IN logic “0”

On-Delay Timer (TON) thực đếm thời gian ngõ vào IN mức logic “1” Khi giá trị hành (Txxx) lớn thời gian đặt trước PT (preset time), Timer Bit logic “1” Giá trị hành TON bị xóa ngõ vào IN logic “0” Timer tiếp tục đếm dù đạt đến giá trị đặt PT, dừng lại đếm đến giá trị max 32767

Để xóa timer, sử dụng lệnh Reset (R) Lệnh Reset làm cho Timer Bit mức logic “0” giá trị hành timer (Timer Current) =0

Có 192 timer TON/TOF S7-200 phân chia theo độ phân giải nhưở bảng sau:

Số Timer Độ phân giải Thời gian trì hỗn tối đa

T32, T96 1ms 32,767s

T33 … T36, T97 … T100 10ms 327,67s T37 … T63, T101 … T255 100ms 3276,7s

Chú ý: Vì TON TOF sử dụng số timer, nên khơng thểđặt cho hai có số Timer Ví dụđã đặt TON T37 khơng đặt TOF T37

Ví dụ: Bật cơng tắc I0.0 (NO) sau 5s ngõ Q0.0 lên mức

Dùng Timer T40, độ

phân giải 100ms, số thời gian 50 Thời gian trì hoãn = 50x100ms=5s

Giản đồ thời gian:

Qua giản đồ ta nhận thấy để timer TON trì hỗn hết thời gian

đặt trước (ví dụ 5s) trạng thái tín hiệu ngõ vào IN cần trì

mức suốt khoảng thời gian Nếu sau 5s mà ngõ vào IN trì

ở mức giá trị số thời gian timer tiếp tục tăng đạt giá trị tối đa 32767

Để lấy TON, ta nhấp chuột vào dấu (+) biểu tượng lệnh Sau trỏ chuột vào giữ chuột trái, kéo thả vào vị trí mong muốn Nhập số Timer cho TON, điều kiện cho ngõ vào IN giá trịở PT theo mong muốn

9.3 Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR

Các Timer sử dụng cần tích lũy số khoảng thời gian rời rạc Giá trị hành TONR bị xóa lệnh Reset (R)

Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR (Retentive On-Delay Timer) thực đếm thời gian ngõ vào IN mức logic “1” Khi giá trị hành (Txxx) lớn thời gian đặt trước PT (preset time), Timer Bit logic “1” Giá trị hành TONR giữ lại ngõ vào IN logic “0” TONR

được sử dụng để tích lũy thời gian cho nhiều chu kỳ ngõ vào IN mức “1” Timer tiếp tục đếm sau đạt đến giá trị đặt trước dừng lại

giá trị max 32767

Để xóa giá trị hành TONR Timer Bit, ta sử dụng lệnh Reset (R) Có 64 timer TONR S7-200 phân chia theo độ phân giải bảng sau:

Số Timer Độ phân giải Thời gian trì hoãn tối đa

T0, T64 ms 32,767 s

T1 … T4, T65 …T68 10 ms 327,67 s

T5 … T31, T69 … T95 100 ms 3276,7 s

Tín hiệu I0.0 kích hoạt timer TONR T1 có độ phân giải 10ms (thời gian = 100 x 10ms = 1s)

Sau s ngõ Q0.0 lên mức

Tín hiệu I0.1 Reset timer T1

Giản đồ thời gian:

I0.0

100

60

T1

Q0.0 I0.1(Reset)

40 60

Để lấy TONR, ta nhấp chuột vào dấu (+) biểu tượng lệnh Sau trỏ chuột vào giữ chuột trái, kéo thả vào vị trí mong muốn Nhập số Timer cho TONR, điều kiện cho ngõ vào IN giá trịở

PT theo mong muốn

9.4 Timer mở mạch chậm TOF

Sử dụng timer cần trì hỗn thêm khoảng thời gian tắt ngõ kể từ tín hiệu ngõ vào IN xuống “0” Timer TOF thực đếm thời gian IN chuyển từ “1” xuống “0”

vào IN xuống “0”, timer đếm thời gian trôi qua đạt đến giá trị

thời gian đặt trước Khi đạt đến giá trịđặt trước, Timer Bit đặt “0” giá trị hành dừng đếm Nếu ngõ vào IN “0” khoảng thời gian ngắn giá trịđặt trước, Timer Bit giữở “1”

Để xóa timer, sử dụng lệnh Reset (R) Lệnh Reset làm cho Timer Bit mức logic “0” giá trị hành timer (Timer Current) =0

Có 192 timer TON/TOF S7-200 phân chia theo độ phân giải nhưở bảng sau:

Số Timer Độ phân giải Thời gian trì hỗn tối đa

T32, T96 1ms 32,767s

T33 … T36, T97 … T100 10ms 327,67s T37 … T63, T101 … T255 100ms 3276,7s

Chú ý: Vì TON TOF sử dụng số timer, nên khơng thểđặt cho hai có số Timer Ví dụđã đặt TON T37 khơng đặt TOF T37

Ví dụ: Xét đoạn chương trình

I0.0 chuyển trạng thái từ mức xuống mức kích hoạt timer off delay tính

Thời gian = 10 x 100ms = 1s

Sau 1s kể từ tín hiệu I0.0 chuyển từ xuống ngõ Q0.0

xuống mức Giản đồ thời gian:

9.5 Ứng dụng Timer

9.5.1 Tạo xung có tần số theo mong muốn

Viết chương trình tạo xung theo mong muốn để sử dụng vào mục

đích khác theo giản đồ xung sau:

Để thực hiện, sử dụng timer TON khóa chéo Tùy thuộc vào xung cần lấy có thời gian ton toff mà ta chọn số timer TON phù

hợp Trong ứng dụng này, chọn T254 T255 làm timer tạo xung thời gian tùy theo người sử dụng mong muốn cho vào giá trị ton toffở ngõ PT

timer (chú ý thời gian = [PT]x100ms) Xung lưu bit M10.7 Chương trình:

LAD FBD STL

9.5.2 Tạo Timer xung timer xung có nhớ

9.5.2.1 Timer xung (Pulse timer)

LAD STL

9.5.2.2 Timer xung có nhớ (Extended Pulse timer)

Timer xung cho ngõ xung có xung tín hiệu vào Để dễ

hình dung xem giản đồ thời gian chương trình tạo timer xung với ngõ timer Q0.1, ngõ vào tín hiệu I0.1, thời gian xung 5s sau:

Chương trình:

9.5.3 Đảo chiều quay động có khống chế thời gian

Mô tả hoạt động

Một động điện pha đảo chiều quay Khi ấn nút nhấn quay phải “S1” (NO) động quay phải, đèn “H1” sáng báo động quay phải Khi ấn nút nhấn quay trái “S2” (NO) động quay trái, đèn “H2” sáng báo

động quay trái Động dừng lúc ấn nút nhấn dừng “S3” (NC) xảy cố dòng làm cho tiếp điểm (NC) thiết bị bảo vệ “Q1” (motor CB) tác động Khi dừng đèn báo “H0” sáng

Việc đảo chiều quay thực sau nút dừng “S3”

được ấn chưa hết 5s chờ cho động dừng hẳn Đèn báo chờđợi “H3”

chớp tắt với tần số 1Hz thời gian chờđộng dừng hẳn

Sơđồ mạch động lực nối dây với PLC:

Ở chương 7, ta sử dụng PLC S7-200 loại DC/DC/DC Ở chương

để giúp bạn đọc làm quen với nhiều loại ngõ ra, S7-200 sử dụng loại AC/DC/RLY (Xem thêm chương 5)

Do ngõ PLC loại relay nên ta nối trực tiếp ngõ với cuộn dây contactor điều khiển động cơ, nhiên cần ý đến mạch an toàn cho ngõ

Bảng xác định vào/ra (Bảng ký hiệu)

Ký hiệu Địa Chú thích S1 I0.0 Nút nhấn quay phải, NO

S2 I0.1 Nút nhấn quay trái, NO S3 I0.2 Nút nhấn dừng, NC

Q1 I0.3 Tiếp điểm motor CB bảo vệ tải, NC K1 Q0.0 Contactor điều khiển quay phải

K2 Q0.1 Contactor điều khiển quay trái H0 Q0.2 Đèn báo động dừng H1 Q0.3 Đèn báo động quay phải H2 Q0.4 Đèn báo động quay trái H3 Q0.5 Đèn báo chờđểđảo chiều

Phân tích:

- Trong toán điều khiển động cơ, ta cần phải ý xem, có cố xảy với nút nhấn có làm cho động hoạt động khơng theo mong muốn hay khơng Để đề phịng trường hợp xảy ra, người lập trình phải tạo khóa

Đối với mạch đảo chiều quay, có khống chế thời gian dừng (ởđây 5s) khóa khống chế không cho động khởi động không theo mong muốn sai chiều quay Nếu khóa chưa xóa 0, khơng thể khởi động hay đảo chiều động cơđược Trong tốn này, khóa xóa nút nhấn “S1” “S2” khơng tác

động (ở trạng thái bình thường), thời gian chờ dừng hết Khóa chọn M2.0

- Khi nút nhấn dừng “S3” ấn, động dừng phải đợi thời gian 5s dừng hẳn, nên ta cần nhớ lại trạng thái thời gian 5s để làm điều kiện SET cho khóa M2.0 Chọn memory bit M2.3 - Đểđịnh thời 5s, sử dụng Timer TON Chọn timer T33

9.5.4 Chiếu sáng Garage

Mô tả hoạt động

Đèn trước cửa Garage không tắt ấn cơng tắc, mà cịn sáng thêm khoảng thời gian (khoảng phút) người

đi

Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa Chú thích S1 I0.0 Cơng tắc

H1 Q0.0 Đèn chiếu sáng Garage

Nối dây PLC:

AC/DC/RLY 24V

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 1M N L1

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 1L 2L S1

H0

AC S7-200

AC

Chương trình

LAD FBD

STL

9.5.5 Thiết bị rót chất lỏng vào thùng chứa

Sơđồ cơng nghệ

Hình 9.2: Sơđồ cơng nghệ thiết bị rót

Mơ tả hoạt động

Khi bật cơng tắc “S1” thùng từ kho chứa thùng rỗng sẽđược đưa vào băng tải, băng tải vận chuyển thùng hoạt động Khi thùng rỗng đến bồn chứa (được nhận biết cảm biến “S2”) băng tải dừng Van “Y1” mở rót chất lỏng bồn vào thùng Sau thời gian 5s thùng chứa

đầy Van “Y1” đóng lại, thùng rỗng sẽđược đưa vào băng tải băng tải tiếp tục di chuyển thùng đến bồn chứa dừng lại Quá trình lặp lại Nếu chất lỏng bồn chứa hết cịi “H1” báo với tần số 1Hz Nếu thùng chứa kho hết băng tải tự động dừng sau thời gian 15s kể từ thùng cuối rót đầy

Chú ý: “Y2” solenoid sử dụng để chặn thùng kho Để thùng rớt vào băng tải cần solenoid có điện thời gian 100ms

Bảng xác định vào/ra (Bảng ký hiệu)

Ký hiệu Địa Chú thích S1 I0.0 Cơng tắc ON/OFF thiết bị rót

S2 I0.1 Cảm biến báo thùng vị trí, (NO) S3 I0.2 Cảm biến báo bồn rỗng, bồn rỗng =”0” Y1 Q0.0 Van xả chất lỏng vào thùng chứa Y2 Q0.1 Đặt thùng chứa lên băng tải

Sơđồ nối dây với PLC

9.6 Câu hỏi tập

BT9.1 Đèn hành lang đèn cầu thang có định thời

Trên tường hành lang chung cư, trước cửa hộ có gắn nút nhấn (giả sử hành lang có hộ tương ứng nút ấn từ S1 đến S6) Khi tác động nút nhấn đèn chiếu sáng hành lang (gồm có đèn H1

đến H6) sáng thời gian phút sau tựđộng tắt Nếu thời gian phút mà có nút nhấn ấn tiếp tục đèn sáng thêm phút kể từ lúc ấn sau Yêu cầu:

1 Lập bảng xác định vào/ra

2 Vẽ sơđồ nối dây vào/ra nguồn cấp cho PLC S7-200 AC/DC/RLY Viết chương trình sau nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.2 Tạo OFF-delay Timer

Từ ON-delay timer, viết chương trình tạo OFF-delay timer theo sơđồở mục 9.4

BT9.3 Điều khiển Đèn Quạt hút

Trong phòng vệ sinh có trang bị đèn chiếu sáng quạt hút khí Khi vào phịng, bật cơng tắc lên vị trí “ON” đèn sáng Nếu phịng lâu thời gian phút quạt hút tự động hoạt động Khi khỏi phịng bật cơng tắc vị trí “OFF” đèn tắt Nếu quạt hút hoạt động sau đèn tắt khoảng phút tựđộng dừng Yêu cầu:

1 Lập bảng xác định vào/ra

2 Viết chương trình điều khiển nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.4 Điều khiển bơm nước

Một bồn chứa nước làm đầy bơm M Bơm có hai chế độ hoạt động:

* Chếđộ tay:

Đặt công tắc chọn chế độ “S1” vị

trí “Manu” Đèn “H1” sáng báo chế độ “tay” Ở chế độ “tay”, bơm hoạt động ấn nút nhấn S1 “ON” (NO) Bơm tự động tắt

ấn nút nhấn S2 “OFF” (NC) nước bồn đạt đến giá trị “max” (được phát cảm biến “S5”)

Hình 9.3 Sơđồ cơng nghệđiều khiển bơm * Chếđộ tựđộng:

Khi đặt công tắc “S1” vị trí “Auto”, bơm nước hoạt động tự động Nếu nước xuống mức “min” (phát cảm biến “S4”) bơm đóng điện contactor K1 Khi nước bồn lên đến vị trí “max” contactor điện động bơm nước dừng Ở chếđộ tựđộng đèn H1 tắt

Nhằm loại trừ sóng sánh mặt nước bơm làm cho cảm biến báo mực nước vị trí “max” khơng xác, động bơm nước cần phải kéo dài thời gian hoạt động thêm 1s dừng hẳn cho hai trường hợp “Manual” “Auto”

Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa Chú thích

S1 I0.0 Cơng tắc chọn chếđộ, 0: Auto; 1: Manual

S2 I0.1 Nút nhấn mở máy bơm nước chếđộ Manual, NO S3 I0.2 Nút nhấn dừng bơm nước chếđộ tay, NC S4 I0.3 Cảm biến báo bồn nước min, NC

S5 I0.4 Cảm biến báo bồn nước max, NC K1 Q0.0 Contactor điều khiển động bơm nước H1 Q0.1 Đèn báo chếđộ Manual

Yêu cầu:

1 Vẽ sơđồ mạch động lực nối contactor với động bơm nước 3pha Lập bảng xác định vào/ra

M

Auto Manu ON OFF

H1

“max”

3 Vẽ sơđồ nối dây PLC

4 Viết chương trình điều khiển nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.5 Điều khiển cửa lị

Một cửa lị có chức “mở, đóng vị trí bất kỳ” điều khiển cylinder Ở vị trí bình thường cửa lị đóng

- Khi tác động nút nhấn “S1” (NO) cửa lị mở đến cơng tắc hành trình giới hạn mở cửa “S4” (NC) dừng lại

- Nếu cửa mở vị trí giới hạn mở cửa “S4” tựđộng đóng lại sau thời gian 6s nút nhấn đóng cửa “S2” (NO) ấn

- Khi đến giới hạn cửa đóng “S5” (NC) việc đóng cửa kết thúc - Q trình đóng cửa dừng cảm biến L1 (NO) bị tác

động Nhưng cảm biến quang không bị tác động q trình

đóng cửa tiếp tục

- Khi cửa lị dịch chuyển dừng cách ấn nút dừng “S3” (NC)

Sơđồ cơng nghệ

Hình 9.4 Điều khiển cửa lị khí nén với van 5/3 Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa Chú thích S1 I0.0 Nút nhấn mở cửa lò

S2 I0.1 Nút nhấn đóng cửa lị S3 I0.2 Nút nhấn dừng, NC

S4 I0.3 Cơng tắc hành trình giới hạn mở cửa, NC S5 I0.4 Cơng tắc hành trình giới hạn đóng cửa, NC L1 I0.5 Cảm biến quang, NO

Yêu cầu:

1 Vẽ sơđồ nối dây với PLC

2 Viết chương trình nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.6 Điều khiển trình khởi động động rotor dây quấn

Nhằm tránh dòng điện khởi động cao động rotor dây quấn có gắn thêm điện trở phụ

Khi tác động nút nhấn mở máy “S1” (NO), contactor K1 có điện Các contactor K2, K3 K4 bắt đầu đóng cách khoảng thời gian 5s Khi contactor cuối K4 đóng rotor ngắn mạch

động hoạt động chếđộđịnh mức

Khi tác động nút nhấn “S0” (NC) động dừng Sơđồ cơng nghệ

Hình 9.5: Điều khiển khởi động động rotor dây quấn

Yêu cầu:

1 Lập bảng xác định vào/ra

2 Vẽ sơđồ nối dây với PLC loại DC/DC/DC Viết chương trình nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.7 Giám sát hoạt động băng tải cảm biến phát xung

Một băng tải truyền động thông qua động Khi băng tải hoạt

động cảm biến giám sát băng tải “S2” phát xung có điện áp 24V với tần số

10Hz Khi băng tải đứng n “S2” phát tín hiệu “0”

Khi có lỗi xảy ra, ví dụ băng tải bị kẹt, tín hiệu giám sát khơng phát ra, ta khơng biết động có tắt hay khơng Trong trường hợp này, động

kéo băng tải phải dừng chuông báo băng tải bị lỗi “H1” vang với tần số 2Hz

Sơđồ cơng nghệ

Hình 9.6: Giám sát hoạt động băng tải cảm biến phát xung Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa Chú thích S0 I0.0 Nút nhấn dừng, NC

S1 I0.1 Nút nhấn mở máy, NO

S2 I0.2 Cảm biến giám sát băng tải, xung K1 Q0.0 Contactor điều khiển động băng tải H1 Q0.1 Đèn báo

Yêu cầu:

1 Vẽ sơđồ nối dây với PLC loại DC/DC/DC Viết chương trình nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.8 Giám sát hoạt động băng tải thời gian

Một băng tải vận chuyển sản phẩm truyền động thông qua

động Sản phẩm băng tải nhận biết hai cảm biến “S2” “S3”

Thời gian tối đa để sản phẩm di chuyển từ “S2” đến “S3” 3s Nếu vượt thời gian băng tải xem bị lỗi Khi bị lỗi động kéo băng tải dừng chuông báo phát với tần số 3Hz

- Băng tải khởi động nút nhấn “S1” (NO) - Băng tải dừng nút nhấn “S0” (NC)

Hình 9.7: Giám sát hoạt động băng tải thời gian Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa Chú thích S0 I0.0 Nút nhấn dừng, NC

S1 I0.1 Nút nhấn mở máy, NO

S2 I0.2 Cảm biến giám sát sản phẩm 1, NO S3 I0.3 Cảm biến giám sát sản phẩm 2, NO K1 Q0.0 Contactor điều khiển động băng tải H1 Q0.1 Chuông báo

Yêu cầu:

1 Vẽ sơđồ nối dây với PLC loại DC/DC/DC Viết chương trình nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.9 Khởi động Sao-tam giác

Thực trình tự khởi động tựđộng sao-tam giác động cơđiện khơng đồng pha rotor lồng sóc với PLC theo sơđồ hình 9.8

Khi ấn nút nhấn “S1” (NO), động hoạt động chếđộ (K1 K2

đóng) Và sau thời gian đặt trước (giả sử 10s), tựđộng chuyển sang chếđộ tam giác (K2 điện, K3 có điện)

Khi ấn nút “S0” (NC) động dừng Trong trường hợp tải (được báo tiếp điểm nhiệt F2) động dừng

Hình 9.8: Mạch động lực khởi động sao-tam giác Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa Chú thích S0 I0.0 Nút nhấn dừng, NC

S1 I0.1 Nút nhấn mở máy, NO F2 I0.2 Báo dòng, NC K1 Q0.0 Contactor nguồn K2 Q0.1 Contactor chạy K3 Q0.2 Contactor chạy tam giác Yêu cầu:

1 Vẽ sơđồ nối dây với PLC loại AC/DC/RLY Viết chương trình nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.10 Kiểm tra chất lượng sản phẩm

Đồ hộp vận chuyển băng tải Các hộp cách khoảng nhỏ Các hộp đóng nắp cần kiểm tra tình trạng đổđầy

Việc kiểm tra chất lượng thực với nguồn phát tia Gamma,

đầu thu phát tín hiệu “1” hộp khơng đổđầy Việc đo thực xong cơng tắc hành trình S1 bị tác động (phát tín hiệu “1”) Trường hợp hộp khơng đổ đầy sau thời gian đo 2s, van Y1 điều khiển Cylinder đẩy hộp chất lượng ngồi

Hình 9.9: Kiểm tra chất lượng sản phẩm Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa Chú thích

S1 I0.0 Cơng tắc hành trình, NO (tác động S1=1) S2 I0.1 Nguồn tia Gama, không đầy S2=1

S3 I0.2 Cảm biến báo Cylinder đến cuối hành trình, NO Y1 Q0.0 Van điều khiển Cylinder

Yêu cầu:

1 Vẽ sơđồ nối dây với PLC loại AC/DC/RLY Viết chương trình nạp vào PLC để kiểm tra

BT9.11 Điều khiển đèn giao thông

Một giao lộ có lối dành cho người ô tô hoạt động hai chếđộ

ngày đêm * Chếđộ ngày

Đèn hoạt động hồn tồn tựđộng theo giản đồ thời gian hình 9.10 Chế độ ngày chọn công tắc S1 logic “1”

* Chếđộđêm

Khi đặt cơng tắc S1 logic “0” bộđiều khiển chuyển sang hoạt động

chếđộđêm Khi chuyển sang chếđộđêm chếđộ ngày bị cắt Tất đèn tắt, có đèn vàng ởđường dành cho ô tô chớp tắt với tần số 1Hz

Hình 9.10: Sơđồ cơng nghệđèn giao thơng giản đồ thời gian Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa Chú thích S1 I0.0 Công tắc chọn chếđộ, 1: ngày; 0: đêm H1 Q0.0 Ô tô đỏ

H2 Q0.1 Ô tô vàng H3 Q0.2 Ơ tơ xanh H4 Q0.3 Đi bộđỏ

10 Bộ đếm (Counter)

10.1 Giới thiệu

Trong nhiều trường hợp, việc kiểm tra số lượng xác định phải thông qua tổng xung Có thể thực đếm xung bộđếm Sử

dụng bộđếm giải số vấn đề sau: - Đếm số lượng

- So sánh với giá trị đặt trước trường hợp nhau, nhỏ

hơn, lớn

- Kiểm tra khác biệt số lượng

Trong điều khiển vị trí việc sử dụng bộđếm tốc độ cao

thiếu Phần điều khiển vị trí đếm tốc độ cao trình bày chi tiết tập sách Ở chương chỉđề cập đến bộđếm thơng thường

Bộ đếm sử dụng để thực nhiệm vụ như: Cộng xung phát xung nhịp dựa vào để gọi giai đoạn điều khiển liên tiếp Hoặc yêu cầu điều khiển theo chu kỳ lặp điều khiển đèn giao thông

Các PLC thường có loại bộđếm: đếm lên, đếm xuống, đếm lên-xuống

Có 256 đếm S7-200 có địa từ C0 đến C255 Chúng có loại bộđếm là:

+ Bộđếm lên CTU (Up Counter) + Bộđếm xuống CTD (Down Counter) + Bộđếm lên-xuống (Up/Down Counter)

Khi sử dụng counter cần phải xác định thông số sau: - Loại counter (CTU, CTD hay CTUD)

- Số counter sử dụng, không gán số counter cho nhiều counter

10.2 Bộđếm lên CTU (Count Up) Bộđếm CTU biểu diễn LAD sau:

Với:

Cxxx: Ký hiệu số thứ tự counter, ví dụ: C10

CTU: Ký hiệu nhận biết bộđếm lên

CU: Đếm lên Ngõ vào bit,

R: Xóa bộđếm Ngõ vào bit,

PV: Giá trịđặt trước cho bộđếm Biểu diễn số Integer Mỗi tín hiệu CU từ mức “0” lên “1” bộđếm tăng giá trị hành lên đơn vị Khi giá trị hành đếm (Cxxx) lớn giá trị đặt trước ngõ vào PV (Preset Value) ngõ bit counter (counter bit) lên mức “1” Giá trịđếm lên tối đa 32.767 Phạm vi bộđếm C0 đến C255

Bộ đếm bị xóa ngõ vào Reset (R) lên mức “1”, sử

dụng lệnh Reset để xóa bộđếm

Ví dụ: Cứ xung từ “0” chuyển lên “1” ngõ vào I0.0, bộđếm tăng đơn vị Từ xung thứ trởđi ngõ Q0.0 lên “1” Nếu có xung vào ngõ I0.1 ngõ Q0.0 xuống “0”

LAD FBD STL

Để lấy counter CTU, lệnh bấm vào dấu (+) biểu tượng , sau chọn , bấm giữ chuột trái kéo thả vào vị trí mong muốn chương trình Nhập thông tin Cxxx, CU, R PV

10.3 Bộđếm xuống CTD (Count Down) Bộđếm xuống CTD biểu diễn LAD sau:

Với:

Cxxx: Ký hiệu số thứ tự counter, ví dụ: C20

CTD: Ký hiệu nhận biết bộđếm xuống

CD: Ngõ vào đếm xuống Ngõ vào bit,

LD: Nạp giá trịđặt trước cho bộđếm xuống.Ngõ vào bit,

PV: Giá trịđặt trước cho bộđếm Biểu diễn số Integer Mỗi tín hiệu CD từ mức “0” lên “1” bộđếm giảm giá trị hành xuống đơn vị Khi giá trị hành bộđếm (Cxxx) 0, Counter Bit Cxxx lên “1” Bộđếm xóa Counter Bit Cxxx nạp giá trịđặt trước PV ngõ vào LD (load) lên mức “1”

Bộđếm dừng đếm giá trị hành counter bit Cxxx lên “1” Phạm vi bộđếm C0 đến C255

Khi xóa bộđếm lệnh Reset, counter bit bị xóa giá trị hành

được đặt

Để lấy counter CTD, lệnh bấm vào dấu (+) biểu tượng , sau chọn , bấm giữ chuột trái kéo thả vào vị trí mong muốn chương trình Nhập thơng tin Cxxx, CD, LD PV

Ví dụ: Sử dụng đếm xuống C2, giá trị hành giảm từ trở Với I0.1 logic “0” lần I0.0 chuyển từ “0” lên “1” bộđếm C2 giảm đơn vị Khi giá trị hành đếm C2 ngõ Q0.0 lên “1” Khi I0.1 “1” bộđếm đặt trước giá trịđếm

Giản đồ xung:

10.4 Bộđếm lên-xuống CTUD (Count Up/Down) Bộđếm xuống CTUD biểu diễn LAD sau:

Với:

Cxxx: Ký hiệu số thứ tự counter, ví dụ: C0

CTUD: Ký hiệu nhận biết bộđếm lên-xuống

CU: Ngõ vào đếm lên Ngõ vào bit

CD: Ngõ vào đếm xuống Ngõ vào bit,

R: Xóa bộđếm 0.Ngõ vào bit,

PV: Giá trị đặt trước cho đếm Biểu diễn số Integer

Lệnh đếm lên-xuống (CTUD) sẽđếm lên ngõ vào đếm lên (CU) từ

mức “0” lên “1”, đếm xuống ngõ vào đếm xuống (CD) chuyển từ “0” lên “1” Giá trị hành Cxxx giữ giá trị hành đếm Giá trị đặt trước PV so sánh với giá trị hành thực lệnh đếm

Khi đạt đến giá trị max (32.767), cạnh lên ngõ vào đếm lên bộđếm sẽđặt giá trị (-32.768)

Khi đạt đến giá trị (-32.768), cạnh lên ngõ vào đếm xuống bộđếm sẽđặt giá trị max (32.767)

Khi giá trị hành Cxxx lớn giá trị đặt trước PV, Counter Bit Cxxx lên “1” Ngược lại Counter Bit Cxxx “0”

Phạm vi bộđếm C0 đến C255

Bộ đếm bị xóa ngõ vào Reset (R) lên mức “1”, sử

dụng lệnh Reset để xóa bộđếm

Ví dụ: Sử dụng bộđếm xuống C3 Ngõ vào đếm lên nối với I0.0 Ngõ vào

đếm xuống nối với I0.1 Xóa đếm I0.2 Khi đếm có giá trị hành >=4 ngõ Q0.0 lên “1”

LAD FBD STL

Network LD I0.0 LD I0.1 LD I0.2 CTUD C3,

Network LD C3 = Q0.0

Giản đồ xung:

10.5 Ứng dụng bộđếm

10.5.1 Đếm sản phẩm đóng gói

Sản phẩm đóng gói đưa vào thùng chứa băng tải (kéo động M) Mỗi thùng chứa 10 sản phẩm Khi sản phẩm

được đếm đủ băng tải dừng lại đề cho người vận hành đưa thùng rỗng vào Sau người vận hành ấn nút S1(NO) để tiếp tục băng tải hoạt động Quá trình lặp lặp lại ấn nút dừng S0 (NC)

Sản phẩm trước đưa vào thùng sẽđi qua cảm biến quang S2 (NC)

Hình 10.1: Đếm sản phẩm đóng gói

Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

S0 I0.0 Nút nhấn dừng, NC

S1 I0.1 Nút nhấn khởi động băng tải, NO S2 I0.2 Cảm biến nhận biết sản phẩm, NC K1 Q0.0 Contactor điều khiển động M

Nối dây với PLC

Phân tích

* Động kéo băng tải:

Điều kiện hoạt động: - Nút nhấn S1 (NO) tác động

Điều kiện dừng: - Nút nhấn dừng S0 (NC) tác động, - Đếm đủ 10 sản phẩm (bộđếm C1)

Điều kiện Set động M: K1= S1

Điều kện Reset động M: K1= S0ÚC1

Vì ưu tiên dừng máy nên sử dụng ưu tiên Reset Ngoài đếm đủ

10 sản phẩm Counter Bit C1 ln ln =”1” nên ngõ R khâu RS ta sử

dụng cạnh lên bit C1

* Bộđếm C1:

Vì đếm đến 10 sản phẩm phát tín hiệu đểđộng dừng, nên ởđây sử dụng bộđếm lên

Điều kiện ngõ vào đếm lên CU: =S2

Giá trịđặt cho bộđếm PV:= 10

Điều kiện xóa bộđếm R:= cạnh lên K1

Chú ý: Vì chân Reset(R) bộđếm xóa bộđếm theo mức logic nên ta phải sử dụng cạnh lên ngõ vào

Chương trình

LAD STL

Network ON/OFF bang tai LD I0.1

LDN I0.0 LD C1 EU OLD NOT LPS A Q0.0 = Q0.0 LPP ALD O Q0.0 = Q0.0

Network Dem san pham LDN I0.2

LD Q0.0 EU

CTU C1, 10

10.5.2 Kiểm soát chỗ cho Garage ngầm

Một Garage ngầm có 20 chỗ đậu xe Ở ngõ vào có hai đèn báo: Đèn đỏ

báo hiệu Garage hết chỗ, đèn xanh báo hiệu Garage chỗ trống Đường vào đường cho phép xe chạy

S7-200 DC/DC/DC

24V

24V I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 M

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 1L S2

S1

Đỏ Xanh

Hình 10.2: Sơđồ Ragare ngầm sơđồ nối dây PLC

Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

S1 I0.0 Cảm biến nhận biết xe vào/ra S2 I0.1 Cảm biến nhận biết xe ra/vào

Đỏ Q0.0 Đèn báo hết chỗđậu xe Xanh Q0.1 Đèn báo cịn chỗđậu xe

Phân tích

* Nhận biết xe vào/ra

Vì Garage ngầm có cửa vào cho xe chạy, nên lấy riêng lẻ cảm biến để nhận biết xa vào cảm biến lại để nhận biết xe có trùng lắp không rõ ràng Để giải quyết, kết hợp hai cảm biến Giản đồ xung cho xe vào rà Garage sau:

Từ giản đồ thời gian ta nhận thấy:

* Bộđếm

Vì số lượng xe Ragage thay đổi có xe vào ra, nên ởđây sử

dụng bộđếm lên xuống Ngoài ra, đểđơn giản khởi động lại PLC đếm xóa 0, ta có thơng tin cho ngõ vào bộđếm sau:

- Ngõ vào đếm lên CU:= Tín hiệu xe vào - Ngõ vào đếm xuống:= Tín hiệu xe - Ngõ vào giá trịđặt trước PV:= 20 - Ngõ vào xóa bộđếm R:= SM0.1

* Đèn báo Garage chỗ trống (đèn xanh):= C1

* Đèn báo Garage hết chỗ trống (đèn đỏ):= C1

Chương trình

LAD STL

Network Dem xe ra/vao Ragage LD I0.1

EU A I0.0 LD I0.0 EU A I0.1 LD SM0.1 CTUD C1, 20

Network Bao cho (den xanh)

LDN C1 = Q0.1

Network Bao het cho dau xe (den do)

LD C1 = Q0.0

10.6 Câu hỏi tập

BT10.6.1 Điều khiển bồn sấy

Khi ấn nút khởi động S1 (NO), bồn sấy quay phải 20s, tự động dừng lại 5s, sau quay trái 20s, tựđộng dừng lại 5s Quá trình lặp lặp lại cho

đến ấn nút dừng S2 (NC) sau thời gian 20 chu kỳ lặp tự động dừng lại Yêu cầu:

1 Lập bảng xác định vào (khi lập bảng ý liệt kê bit nhớ, bộđếm, timer ý nghĩa chúng chương trình) Lập bảng nối dây với PLC

3 Viết chương trình điều khiển nạp vào PLC để kiểm tra

BT10.6.2 Điều khiển bểăn mòn

Một bể chứa dung dịch ăn mòn đểăn mòn phần đồng thừa mạch in Giỏ chứa mạch treo vào cần hình 10.3 Khi

ấn nút khởi động S1 (NO) cần hạ giỏ xuống đến giới hạn S3 (NC) để đặt mạch in ngập dung dịch ăn mòn Sau thời gian 15s cần nâng lên đến giới hạn cần S2 (NC) tựđộng hạ xuống trở lại Chu kỳ lặp lại lần tựđộng dừng có thểấn nút dừng S0 (NC) Khi hệ thống hoạt động đèn báo H1 sáng

Hình 10.3 Sơđồ cơng nghệ bểăn mịn

Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

S0 I0.0 Nút nhấn dừng, NC S1 I0.1 Nút nhấn khởi động, NO

Yêu cầu:

1 Vẽ sơđồ nối dây PLC Viết chương trình điều khiển

BT10.6.3 Kiểm sốt băng chuyền sản phẩm

Một hệ thống băng chuyền sản phẩm cho theo sơ đồ cơng nghệ

như hình vẽ 10.4

Khi ấn nút "start" băng chuyền thùng hoạt động Khi thùng đụng cơng tắc hành trình S3 (NO) băng chuyền thùng dừng lại, băng chuyền sản phẩm đóng gói bắt đầu chuyển động Cảm biến S2(NC) dùng đểđếm số luợng sản phẩm Khi đếm 12 sản phẩm băng chuyền sản phẩm dừng băng chuyền thùng lại bắt đầu chuyển động Bộđếm đặt lại trình vận hành lập lại ấn nút "stop" (NC)

Hình 10.4 Sơđồ công nghệ băng chuyền sản phẩm

Bảng xác định vào/ra

Ký hiệu Địa chỉ Chú thích

Start I0.0 Nút nhấn khởi động hệ thống, NO Stop I0.1 Nút nhấn dừng hệ thống, NC

S2 I0.2 Cảm biến đếm số lượng sản phẩm, NC S3 I0.3 Cơng tắc hành trình nhận biết thùng, NO

K1 Q0.0 Contactor điều khiển động băng chuyền thùng K2 Q0.1 Contactor điều khiển động băng chuyền sản phẩm Yêu cầu:

11 Điều khiển trình tự

11.1 Cấu trúc chung của một chương trình điều khiển Trong phần đề cặp đến việc tổ chức cấu trúc cho chương trình PLC, nghĩa chương trình điều khiển gồm phần có liên quan đến vấn đề chếđộ hoạt động, chức bản, trình tự xử lý, kích hoạt ngõ ra, hiển thị trạng thái theo trình tự sau:

1 Bắt đầu chương trình

2 Các chếđộ hoạt động chức - Khởi tạo vị trí

- Các điều kiện cho phép ngõ - Mạch logic điều khiển

- Kích hoạt ngõ - Xuất thị, báo Kết thúc chương trình

· Đoạn chương trình điều khiển chếđộ hoạt dộng

- Khởi tạo vị trí bản

Các thiết bị vật lý điều khiển có vị trí bản, ví dụ

cấu tác động trạng thái OFF công tắc hành trình vị trí hở Tất yếu tố có thểđược tổ hợp logic với để báo hiệu khởi tạo vị

trí bản, lập trình bước chuỗi trình tự

- Đoạn chương trình chức khởi động hay dừng trình điều khiển.

Hầu hết điều khiển công nghiệp có nút khởi động (START) nút dừng (STOP) mà lập trình cho hành vi chúng Các nút

được lập trình tiếp điểm logic thực khởi động hay dừng toàn

hoạt động điều khiển PLC Cũng có công tắc tay phép hay không cho phép ngõ ra, dùng kiểm tra chương trình

Đây phần chương này, bao gồm việc thiết kế lập trình

điều khiển dùng chế trình tự hay logic tổ hợp Các kết tổ hợp logic thường khơng trực tiếp kích cấu chấp hành, mà thông qua ô nhớ trung gian

· Đoạn chương trình kích ngõ

Các tín hiệu ngõ dùng để kích cấu tác động khố lẫn nhớ trung gian hình thành từ đoạn chương trình xử lý điều khiển

· Đoạn chương trình xuất chỉ thị, chỉ báo

Các trạng thái trình hoạt động thường biểu thị đèn, chng…để người vận hành máy có định thích hợp

Việc lập trình theo cấu trúc nhằm làm cho chương trình điều khiển có độ tin cậy cao hơn, dễ hiểu hơn, cho phép xác định lỗi nhanh chóng rút ngắn thời gian bảo trì, sửa chữa

11.2 Điều khiển trình tự

11.2.1 Giới thiệu

Trong công nghiệp, hầu hết dự án điều khiển xảy cách trình tự, khâu xử lý sau chậm khâu xử lý trước khoảng thời gian xác định Ví dụ trình chuyển động bắt đầu trình khác

được kết thúc

Vấn đề giải điều khiển liên kết, với việc kết nối cứng điều kiện chương trình Nhưng ởđây từ khn khổđiều khiển biết việc giải vấn đề điều khiển liên kết khó đọc chương trình việc tìm lỗi phải nhiều thời gian

Nếu dự án thực theo phương pháp điều khiển trình tự cấu trúc chương trình nhận biết cách dễ dàng dự án biểu diễn hình ảnh Điều khiển trình tự giúp cho người đọc đọc chương trình cách dễ dàng, chương trình điều khiển trình bày theo cấu trúc, ưu điểm giúp cho việc lập trình, thay đổi tìm lỗi dự

án cách có hiệu

Để dễ hiểu ta xét Một hệ thống nâng hàng hoạt động sau :

Bàn nâng vị trí hàng hố đưa vào bàn nâng Nếu nút khởi động ấn bàn nâng hệ thống nâng đưa lên cao, lên đến giới hạn hệ thống nâng ngừng lại băng tải bàn nâng hoạt động kéo hàng hoá đưa sang phận khác Sau hàng hoá lấy xong băng tải dừng, lúc bàn hạ xuống đến vị trí dừng lại,và trình lại bắt đầu Từ yêu cầu công nghệ hệ thống nâng hàng ta biểu diễn theo phương pháp điều khiển trình tự

Hình 11.1: Ví dụ hệ thống nâng hàng biểu diễn theo sơ đồ chức trong điều khiển trình tự

Ưu điểm phương pháp điều khiển trình tự là: - Thiết kế, lập trình nhanh đơn giản - Cấu trúc chương trình rõ ràng - Thay đổi dễ dàng trình tự thực

- Nhận biết nhanh chóng nguyên gây lỗi

- Nhiều kiểu hoạt động khác thực

Từ ưu điểm mà thực tế nhiều toán điều khiển giải phương pháp điều khiển trình tự Điều khiển trình tự

chia làm hai loại:

- Điều khiển trình tự theo thời gian

NS Hệ thống nâng hoạt động

Nâng

Bàn nâng vị trí Hàng hóa đưa vào bàn Khởi động

NS Băng tải hoạt động

Lấy hàng

Khởi động

NS Hệ thống hạ hoạt động

Hạ

Hàng hóa lấy

Hồn tất

- Điều khiển trình tự theo trình Điều khiển trình tự theo thời gian :

Ở điều khiển trình tự theo thời gian điều kiện chuyển tiếp phụ

thuộc vào thời gian Các khâu định thời, bộđếm thời gian…để tạo điều kiện chuyển tiếp

Điều khiển trình tự theo trình :

Ở điều khiển trình tự theo trình điều kiện chuyển tiếp phụ thuộc vào tín hiệu thiết bịđược điều khiển Các thông báo từ kiện xử lý vị trí van giám sát hoạt động, lưu lượng áp suất, nhiệt độ, độ dẫn, độ nhờn …Trong nhiều trường hợp thông báo từ việc xử lý phải biến đổi thành tín hiệu nhị phân

Một dạng điều khiển trình tự phụ thuộc vào trình xử lý điều khiển theo hành trình, điều kiện chuyển tiếp phụ thuộc vào tín hiệu hành trình thiết bịđược điều khiển

11.2.2 Phương pháp lập trình điều khiển trình tự

Các bước thiết kế chương trình trình tự cho PLC sau : - Quá trình điều khiển diễn đạt lời

- Sự mơ tảđó chuyển sang dạng lưu đồ hay sơđồ chức

- Đến giai đoạn này, điều kiện logic dễ dàng xác định, sau

được chuyển sang biểu thức boolean biểu diễn trạng thái trình trình tự

- Cuối biểu thức boolean chuyển đổi sang chương trình PLC

Sự diễn đạt lời hay ghi giấy mô tả trình điều khiển thường dài, khó theo dõi khơng xác Nhưđã đề cặp, tồn q trình điều khiển dễ hiểu chia thành đơn vị (sub-units) hay xử lý (sub- processor) Mỗi đơn vị sau có thểđược xây dựng theo dạng trình tự khóa lẫn để thực chức theo yêu cầu Cần có phương pháp để mơ tả hệ thống trình tự cho rõ ràng dễ

theo dõi trình hoạt động

Các phương pháp diển đạt tuỳ chọn: logic relay (relay logic diagram), cổng logic (logic schematics), lưu đồ (flowcharts) sơ đồ chức (function charts) hình 11.2 Các phương pháp không thay

cho bước diển đạt lời mà hỗ trợ nhiều cho bước Việc áp dụng phương pháp tuỳ thuộc chủ yếu vào kinh nghiệm phương pháp

đó Người phân tích thiết kế hệ thống có kiến thức tốt kỹ thuật số hay

máy tính thường dùng phương pháp sau, phương pháp logic relay

(a) (b)

Hình 11.2 : Các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển logic:

(a) logic relay; (b) cổng logic; (c) lưu đồ; (d) sơđồ chức

· Phương pháp logic relay cổng logic

Cả hai phương pháp có liên hệ trực tiếp đến mạch vật lý, nên việc dùng PLC để thay hệ thống relay truyền thống lý tưởng Các phương pháp thường dùng cho hệ thống điều khiển dùng tổ hợp ngõ vào hay hệ thống trình tự qui mơ nhỏ sơđồ biểu diển cho trình tự qui mơ lớn phức tạp khó theo dõi

· Phương pháp biểu diển theo lưu đồ

Phương pháp thường dùng thiết kế phần mềm cho máy tính, lại phổ biến để biểu diển trình tự hoạt động hệ thống điều khiển Lưu đồ có quan hệ trực tiếp đến mô tả lời hệ thống điều khiển,

Bước

Bước

Xử lý

Xử lý Xử lý

Điều kiện khởi

động

Điều kiện chuyển bước Bắt đầu

Kiểm tra

điều kiện Yes

No

Xử lý

No

Yes (c) Tiếp tục… (d) Kiểm tra

điều kiện chuyĐiều kiển bện ước

từng điều kiện cần kiểm tra bước xử lý bước theo chuỗi trình tự Các xử lý lưu đồđược ghi ô chữ nhật, điều kiện ghi vào hình thoi Tuy nhiên, phương pháp chiếm nhiều không gian biểu diễn hệ thống điều khiển lớn trở nên nặng nề · Phương pháp sơđồ chức năng

Phương pháp ngày trở nên phổ biến để biểu diễn hoạt

động trình tự, cho phép thể chi tiết xử lý trình tự hoạt động trình điều khiển Với với cách dùng ký hiệu gọn cô

đọng, phương pháp có ưu điểm phương pháp trên, việc biểu diển bước tiến trình hoạt động mạch lạc rõ ràng Trong bước ta ghi điều kiện set reset, điều kiện chuyển trạng thái tín hiệu điều khiển khác Sơđồ chức thể đắc lực kiểm tra thử hệ thống

· Đại số Boolean

Cho dù dùng phương pháp nữa, chức

đặc tả rõ ràng chúng phải chuyển đổi sang dạng mà từ

chuyển thành chương trình PLC Quá trình thực cách chuyển đổi chức thành chuỗi liên tiếp biểu thức boolean, từđó chuyển thành ngơn ngữ PLC Một quen với kỹ thuật này, ta dễ dàng chuyển đổi đặc tả chức thành biểu thức boolean

đặc tả phương pháp

Ta đặc tả toàn hệ thống điều khiển logic biểu thức boolean, việc dùng biểu thức Boolean thường hiệu mặt thời gian thiết kế khơng dể hiểu người chưa có kinh nghiệm hệ thống điều khiển Giải pháp dùng Boolean dù tiết kiệm không gian biểu diển giấy thiết kế

Trong phương pháp lập trình cho điều khiển trình tự phương pháp sơ đồ chức có ưu điểm phương pháp khác Cho nên chương chọn phương pháp sơđồ chức để làm sở cho việc thiết kếđiều khiển trình tự

11.3 Các thủ tục tổng quát để thiết kế tốn trình tự

Trong tốn điều khiển trình tự, để thực cách có hệ thống công việc điều khiển tránh tối đa thiếu sót, nhầm lẫn thủ tục để

thiết kế tốn trình tự bao gồm bước sau:

Bước 1:Xây dựng sơđồ phối hợp thao tác công nghệ máy hệ thống thiết bị cần điều khiển.

Đây cơng việc có yêu cầu tương tự bắt tay vào việc thiết kế

một máy Người thực vào yêu cầu hoạt động máy để

khâu chấp hành phận chấp hành máy hoạt

động chúng

Q trình phân tích thực việc phối hợp chuyển động thao tác thường thực dạng sơđồ phối hợp Sơđồđược thực dạng dải hình chữ nhật đặt Mỗi dải tượng trưng cho diễn biến theo thời gian trình hoạt động khâu chấp hành phận chấp hành nhằm thực thao tác công nghệ

nào

Sơ đồ phối hợp thao tác cơng nghệ cho phép người thiết kế hình dung tồn trình hoạt động máy hệ thống thiết bị bao gồm trình tự thao tác thời điểm bắt đầu kết thúc thực thao tác Sơ đồ phối hợp sở cho việc soạn thảo chương trình điều khiển PLC đồng thời tài liệu gốc cho việc hiệu chỉnh

làm việc máy hệ thống sau

Bước 2: Lập sơđồ khối điều khiển trình tự.

Căn vào sơđồ phối hợp hoạt động thao tác

phận chấp hành máy thiết kế, người cán kỹ thuật thực công việc tương tự lập sơđồ khối điều khiển trình tự (dạng lưu đồ

(flowchart) sơđồ chức (funtion-chart)) Công việc bước tiếp cận trình điều khiển Tuỳ theo mức độ quen sử dụng cách biểu diễn mà người thiết kế lựa chọn phương pháp biểu diễn q trình điều khiển để mơ tả chuỗi trình tự thao tác cơng nghệ

các tín hiệu điều khiển cho thao tác

Bước 3: Chuẩn bị phần cứng mô tả tham số vào/ra.

Công việc lựa chọn cấu chấp hành lựa chọn loại động cơ, xylanh khí nén xylanh dầu ép, lựa chọn loại van điều khiển,…, có liên quan mật thiết với q trình điều khiển tổng hợp nhiều yếu tố đặc tính kỹ thuật cấu tác động có phù hợp với máy thiết kế hay không, kết cấu có phù hợp hay khơng, khơng gian có cho phép bố trí loại cấu tác

động hay khơng; yếu tố quan trọng có tính chất định thời gian tốc độđáp ứng cấu tác động lựa chọn có phù hợp, thỏa mãn với yêu cầu phối hợp máy hay khơng

Người thiết kế phải lựa chọn kỹđể tìm kiếm cấu tác động phù hợp mô tảđầy đủ thông số kỹ thuật cấu tác động, chẳng hạn giá trịđiện áp, dòng điện tác động vào động cơđiện hay tác động vào van điện từđiều khiển van khí nén Các tín hiệu có liên quan mật thiết với tín hiệu ngõ PLC Tương tự, tín hiệu từ cảm biến; phản ánh trạng thái cấu tác động, đưa đến ngõ vào PLC

Thông qua việc lựa chọn mô tả tham số vào/ này, người thiết kế

sẽ cung cấp số liệu cần thiết cho việc thiết kế mạch giao tiếp PLC với mạch công suất cấu tác động, xác định số ngõ vào/ để

Bước 4:Lập trình

Với đầy đủ liệu cung cấp từ bước thực trên, cơng việc người lập trình soạn thảo chương trình điều khiển cho PLC để thực việc điều khiển máy hệ thống hoạt động cho chu trình thiết kế Tuỳ theo khả quen sử dụng loại ngơn ngữ lập trình PLC mà người lập trình chọn lựa để soạn thảo chương trình Với chương trình đơn giản, phần mềm hãng cho phép biên dịch

được chương trình viết từ ngơn ngữ sang ngôn ngữ khác

Bước 5:Chạy thử hồn chỉnh chương trình.

Đây cơng việc tự nhiên phải thực sau lập trình Việc chạy thử chương trình thực chếđộ:

Chếđộ giả lập (chếđộ offline): Cho chạy chương trình theo dõi đáp

ứng ngõ thông qua đèn LED Đèn LED ngõ cụ thể biểu thị cho tín hiệu xuất ngõ cho cấu tác động đáp ứng chúng

Chếđộ thực (chếđộ online): Sau chạy thử điều chỉnh chương trình chếđộ giả lập hoàn hảo Chuyển chếđộ hoạt động PLC nối phần mạch giao tiếp với mạch công suất đểđiều khiển máy chạy chếđộ

thực Trong chế độ này, với đáp ứng thực cấu tác động khơng tải có tải giúp cho người lập trình hiệu chỉnh chương trình lần cuối trước đưa vào vận hành thực sản xuất

11.4 Cấu trúc của tốn điều khiển trình tự

Một tốn điều khiển trình tự chia làm phần : · Chuỗi trình tự

· Kiểu hoạt động · Các thơng báo · Kích hoạt ngõ

Mối liên hệ phần biểu diển theo sơđồ hình 11.3

11.4.1 Chuỗi trình tự

Hạt nhân điều khiển trình tự chuỗi trình tự Chương trình điều khiển theo bước biết xử lý Các bước trình tự riêng lẻ kích hoạt phụ thuộc vào điều kiện chuyển tiếp

11.4.2 Kiểu hoạt động

Điều kiện cho chế độ hoạt động khác xử lý phần kiểu hoạt động Các loại hoạt động sau thường sử dụng kỹ thuật

điều khiển

Trong chếđộ tựđộng, sau tín hiệu khởi động kích hoạt trình tự điều khiển xảy chuỗi trình tự hồn tồn tự động không cần đến bảng điều khiển Cơ cấu chấp hành sẽđược điều khiển theo chuỗi trình tự

b Chếđộ tay hay hoạt động theo bước

Trong chế độ hoạt theo bước chuỗi trình tự chuyển tiếp tay Ở chế độ cịn có thêm phân biệt : chuyển tiếp có điều kiện chuyển tiếp khơng điều kiện Chế độ làm việc dùng để kiểm tra chương trình vận hành xử lý lỗi

c Chếđộ thiết bị

Trong chế độ này, cấu chấp hành tác động tay mà không phụ thuộc vào chương trình điều khiển Các khóa an tồn có hiệu lực chếđộ

Các chếđộ làm việc khác điều khiển bảng điều khiển Tùy theo chế độ hoạt động điều chỉnh mà chuỗi trình tự xuất lệnh phần thơng báo tiếp nhận tín hiệu dạng tín hiệu sẳn sàng, tín hiệu chuyển tiếp, tín hiệu khóa tín hiệu hiển thị

Hình 11.3: Cấu trúc tốn điều khiển trình tự

Đối với chếđộ hoạt động thường phải ý đến qui tắc an toàn

Các qui tắc an tồn có thểđược tóm tắt sau :

· Các tình trạng nguy hiểm gây tai nạn cho người, máy móc

vật liệu phải tránh

· Máy móc phải trạng thái đứng yên (không hoạt động) nguồn có điện trở lại xảy tình trạng điện

Các khóa

Kích hoạt ngõ

Thành phần thông báo: Loại hoạt động Lỗi

Hiển thị bước Kiểu hoạt động

Chuỗi trình tự

Tín hiệu từ bảng

điều khiển

Vị trí Cho phép

· Các công tắc dừng khẩn cấp công tắc giới hạn an tồn phải ln trạng thái sẳn sàng có cố Bởi thiết bị bảo vệ

này cần phải có tác dụng trực tiếp đến phần công suất cấu chấp hành

· Trong trường hợp xảy cốđứt dây hay nối đất hệ thống khơng

được phép tự khởi động không phép hoạt động Các qui tắc chung thực tùy theo nhiệm vụđiều khiển

11.4.3 Các thông báo

Trong phần chương trình này, thơng báo cần thiết điều khiển

được đặt bảng điều khiển Các thông báo điều khiển bao gồm thị chếđộ

hoạt động đặt, thị số bước hành thị lỗi xảy

11.4.4 Kích hoạt ngõ

Các lệnh thực bước đơn chuỗi trình tựđược kích hoạt phần chương trình xuất lệnh, đồng thời liên kết với tín hiệu sẳn sàng phần chếđộ hoạt động tín hiệu khóa từ q trình xử lý Ởđây cần lưu ý đến lệnh điều khiển tay cấu chấp hành chế độ

hoạt động thiết bị

* Đặc điểm điều khiển trình tự:

Các đặc điểm quan trọng điều khiển trình tự kể như

sau :

· Các bước trình tựđược thực theo trình tự xác

định cho trước Trình tự bị ảnh hưởng có tín hiệu “cho phép chuỗi trình tự ”và “reset chuỗi trình tự”

· Khi có tín hiệu “cho phép chuỗi trình tự” điều kiện chuyển tiếp tác động bước sau thực

· Việc đóng mạch cho bước phụ thuộc vào điều kiện chuyển tiếp

được điều khiển từ trình hay thông qua điều kiện thời gian Khi bước sau set bước trước phải bị reset

· Các lỗi chuỗi trình tự có thểđược xác định phân tích cách nhanh chóng Việc tìm lỗi giới hạn bước set

điều kiện chuyển tiếp chúng, lỗi tìm ởđây

· Khâu an tồn thiết lập khơng phụ thuộc vào trình tự chương trình tín hiệu liên kết với khâu tương ứng phần kích hoạt ngõ

11.5 Các ký hiệu

thực chếđộ hoạt động, lắp đặt dây dẫn vị trí lắp

đặt Sơđồ khối bổ sung thêm cách mơ tả hoạt động Nhờđó yêu cầu cần thiết hoạt động công nghệđược biểu diển cô đọng, rỏ ràng Như sơđồ khối cơng cụ thích hợp diển tả qui trình cơng nghệ nhà sản xuất người sử dụng Dạng biểu diễn cho điều khiển trình tự cho theo bảng 11.1.

Ý nghĩa Ký hiệu

Ký hiệu chung cho bước n : Bước thực xxx: Tên bước thực

Lệnh:

A : Loại lệnh

B : Tên gọi tác dụng lệnh tới thiết bị giải thích chữ ( ví dụ : băng tải dừng )

C : Vị trí ngắt lệnh

Đường dẫn tác dụng

n : số kí hiệu vị trí ngắt

Tóm tắt đường dẫn tác dụng X,Y,Z : Tên điều kiện mô tả

ngắn hay dạng chữ

Ký hiệu cổng logic ³ 1: Cổng OR

& : Cổng AND =1: Cổng XNOR

Các rẻ nhánh &: AND

³ 1: OR

Bảng 11.1: Các ký hiệu

11.6 Bước trình tự

Một bước trình tựđược cho hình vẽ 11.4 Phần có kí hiệu “n” số bước, phần dùng để mô tả ngắn chức bước Bước “n”

n xxx

& ³ =

n A B C

X Y Z

www.siemens.com