Nội dung đề tài Chương I : Phần cơ khí Chương II : Vi Điều khiển và chương trình hiển thị số sản phẩm Chương III: Giới thiệu về PLC s7-200 và chương trình PLC trong hệ thống phân loại và[r]
(1)Mục Lục Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Chương Tổng quan PLC S7 200 .7 và bài toán phân loại sản phẩm A Tổng quan PLC S7-200 Chức hệ PLC Sơ đồ khối Cấu hình phần cứng: .9 Các vùng nhớ .11 Kết nối với máy tính .14 B Phần mềm STEP Micro/WIN 15 1.Các phần tử chương trình PLC S7-200 15 Phần ngôn ngữ lập trình .16 Chương Phần mềm WinCC và phương pháp kết nối với PLC S7 200 18 A Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens) 18 Đặc trưng WinCC 18 Chức Graphics Designer 19 Chức Alarm Logging 19 Tag Logging 19 Report Designer 19 User Achivers .20 B Cấu hình Wincc .21 Các loại Project 21 Chức Win CC Explower .21 Graphics Designer: 25 Tag Longging (hiển thị giá trị quá trình) 26 Cấu trúc Alarm longging .29 E Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC 30 Bước Tạo Tag phần mềm PC Access 1.0 30 Bước Kết nối biến với WinCC 33 Chương Mô hình dây truyền phân loại sản phẩm 36 A Mô hình khí 36 B Cấu tạo mô hình 36 C Chức hoạt động các nút ấn trên mô hình .37 D Nguyên lý hoạt động dây truyền phân loại và đếm sản phẩm 38 E Cảm biến E3F DS10C4 39 F Ứng dụng: .42 Ứng dụng sản xuất gạch 42 Ứng dụng ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm: 43 G Ưu , khuyết điểm mô hình .45 Ưu điểm mô hình 45 Khuyết điểm : .45 Chương : Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây truyền phân loại sản phẩm dùng WinCC và S7 200 46 A Mạch điều khiển .46 Vi điều khiển 8052 : AT89S52 46 (2) Mạch đảo chiều động chiều : L 298 53 Bộ cách ly quang : PC 817 55 Bộ hiển thị LED 56 Sơ đồ khối 56 Sơ đồ mạch in .61 B Chương trình PLC cho mô hình phân loại và đếm sản phẩm .62 1.Bảng thiết lập vào 62 2.Lưu đồ thuật toán PLC 63 C Lập giao diện mô mô hình trên WinCC 65 D Kết nối PLC và WinCC dùng phần mềm PC Access 1.0 66 (3) LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin ngày càng cao đem lại nhiều lợi ích cho người nhằm giảm thiểu tối đa sức lao động người quá trình sản xuất Mức độ tự động hóa các phân xưởng và nhà kho các khu vực quản lý điều hành tiếp tục nâng cao Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả xử lý, mức độ hoàn hảo , chính xác các hệ thống sản xuất ngày cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao xã hội Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa các phân xưởng, nhà kho và các khu vực điều hành quản lý tiếp tục nâng cao cùng với kiến thức đã học trường, chúng em đã nghiên cứu và thực đề tài dây truyền phân loại và đếm sản phẩm Đây là phần nhỏ quy trình sản xuất, chúng em mong với đề tài này chúng em củng cố kiến thức đã học trường và ứng dụng phần nhỏ sản xuất Nội dung đề tài Chương I : Phần khí Chương II : Vi Điều khiển và chương trình hiển thị số sản phẩm Chương III: Giới thiệu PLC s7-200 và chương trình PLC hệ thống phân loại và đếm sản Chương IV : Giới thiệu phần mềm WinCC Chương V : Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC Chương VI : Giới thiệu chung cảm biến Do hạn chế thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi quá trình thực nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận đóng góp thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện Ngày 10 tháng 05 năm 2011 Nhóm sinh viên thực (4) LỜI CẢM ƠN Qua thời gian tìm hiểu và thực tích cực, đến đồ án thành Có thành này, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy HÙNG đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em suốt thời gian thực đồ án Xin cảm ơn các thầy cô giáo khoa Điện trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện để chúng em thực đồ án này Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp ý kiến, động viên khích lệ tinh thần quá trình thực đồ án Ngày 30 tháng 05 năm 2011 Nhóm sinh viên thực (5) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… (6) NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… (7) Chương Tổng quan PLC S7 200 và bài toán phân loại sản phẩm A Tổng quan PLC S7-200 Chức hệ PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) là thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên vi xử lý , sử dụng nhớ lập trình để lưu trữ các lệnh , thực các chức và thuật toán để điều khiển máy và các quá trình Sơ đồ khối Thiết bị lập trình Bộ nhớ Giao diện vào Bộ xử lý ( CPU ) Giao diện Nguồn cung cấp Phần cứng PLC có phận bản: - Bộ xử lý: còn gọi là xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa vi xử lý Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực các hoạt động điều khiển theo chương trình lưu nhớ CPU , truyền các định dạng tín hiệu hoạt động đến các tín hiệu Nguyên lý làm việc xử lý tiến hành theo bước , đầu tiên các thông tin lưu trữ nhớ chương trình gọi lên và kiểm soát đếm chương trình Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa kết đầu Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét ( scan ) Thời gian vòng quét phụ thuộc vào dung lượng nhớ , tốc độ CPU (8) Chuyển liệu từ đệm ảo thiết bị ngoại vi Nhập liệu từ thiết bị ngoại vi vào đệm Truyền thông và kiểm tra lỗi Thực chương trình Sự thao tác chương trình dẫn đến thời gian trễ đếm trương trình qua chu kỳ đầy đủ , sau đó bắt đầu lại từ đầu - Bộ nguồn: có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho vi xử lý ( thường là 5V ) và cho các mạch điện các module còn lại ( thường là 24V ) - Thiết bị lập trình: sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau đó chuyển cho PLC Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng , có thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có thể là phần mềm cài đặt trên máy tính cá nhân - Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển Các nhớ có thể là RAM , ROM , EPROM Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM đề trì chương trình trường hợp điện nguồn , thời gian trì tùy thuộc vào PLC cụ thể Bộ nhớ có thể chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với các chức điều khiển có kích cỡ khác , cần mở rộng có thể cắm thêm - Giao diện vào ra: là nơi xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài Tín hiệu vào có thể từ các công tắc , các cảm biến nhiệt độ , các tế bào quang điện … Tín hiệu có thể cung cấp cho các cuộn dây công tắc tơ , các rơle , các van điện từ … Tín hiệu vào có thể là tín hiệu rời rạc , tín hiệu liên tục , tín hiệu logic… Mỗi điểm vào có địa PLC sử dụng Các kênh vào / đã có các chức cách ly và điều hoa tín hiệu cho các cảm biến và các tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác Tín hiệu vào thường ghép cách điện ( cách ly ) nhờ linh kiện quang Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5V , 24V , 110V , 220V Các PLC cỡ nhỏ thường nhận tín hiệu 24V Tín hiệu ghép cách ly, có thể cách ly kiều rơle , cách ly kiểu quang Tín hiệu có thể là tín hiệu chuyển mạch 24V , 100mA ; 110V , 1A chiều ; chí 240V , 1A xoay chiều tùy loại PLC (9) Cách ly kiều rơle Cách ly kiểu quang Cấu hình phần cứng: 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 chế độ làm việc và thực chương trình nạp vào nhớ chương trình PLC STOP (đèn vàng) : định PLC chế độ dừng Dừng chương trình thực lại Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh cổng vào định trạng thái tức thời cổng ( x.x = 0.0 – 1.5 ) Đèn này báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng Qy.y (đèn xanh) : đèn xanh cổng định trạng thái tức thời cổng ( y.y = 0.0-1.10 ) Đèn này báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng (10) Một số loại CPU 22x: - Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích cắm chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình với các PLC khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps Tốc độ truyền cung cấp PLC theo kiểu tự là từ 300 baud đến 38400 baud Các chân cổng truyền thông là: Đất 24VDC truyền và nhận liệu không dùng đất (11) 5VDC ( điện trở 100Ω ) 24VDC (100mA) truyền và nhận liệu không dùng Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 có thể sử dụng cáp nối thẳng qua MPI Cáp đó 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 , và qua cổng USB ta có cáp USB/PPI - Card nhớ , pin , clock (CPU 221 , 222) Một tụ điện với điện dung lớn cho phép nuôi nhớ RAM sau bị nguồn điện cung cấp Tùy theo CPU mà thời gian lưu trữ có thể kéo dài nhiều ngày Chẳng hạn CPU 224 là khoảng 100h Card nhớ: sử dụng để lưu trữ chương trình Chương trình chứa card nhớ bao gồm : program block , data block , system block , công thức , liệu đo và các giá trị cưỡng Card pin: dùng để mở rộng thời gian lưu trữ các liệu có nhớ Nguồn pin tự động chuyển sang tụ PLC cạn pin có thể sử dụng đến 200 ngày Card Clock / Battery module: đồng hồ thơig gian thực cho CPU 221, 222 và nguồn pin để nuôi đồng hồ và lưu giữ liệu Thời gian sử dụng đến 200 ngày - Biến trở chỉnh giá trị analog: hai biến trở này sử dụng hai ngõ vào analog cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng chương trình Các vùng nhớ - Vùng nhớ đệm ngõ vào số I: CPU đọc trạng thái tín hiệu tất các ngõ vào số đầu chu kỳ quét ,sau đó chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword - Vùng nhớ đệm ngõ số Q: Trong quá trình xử lý chương trình CPU lưu các giá trị sử lý thuộc vùng nhớ ngõ vào đây Tại cuối vòng quét CPU chép nội dung vùng nhớ đệm này và chuyển các ngõ vật lý Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword - Vùng nhớ biến V: Sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết phép toán trung gian có các xử lý logic chương trình Cũng có thể sử dụng vùng nhớ để lưu trữ các liệu khác liên quan đến chương trình hay nhiệm vụ điều khiển Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword - Vùng nhớ M: (12) Có thể coi vùng nhớ M các rơle điều khiển chương trình để lưu trữ trạng thái trung gian phép toán hay các thông tin điều khiển khác Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword - Vùng nhớ định thời T: S7-200 cung cấp vùng nhớ riêng cho các định thời , các định thời sử dụng cho các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian Giá trị thời gian đếm đếm tăng dần theo độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms - Vùng nhớ đếm C: Có loại đếm là đếm lên , đếm xuống , đếm lên - xuống Các đếm tăng giảm giá trị hành tín hiệu ngõ vào thay đổi trạng thái từ mức thấp lên mức cao - Vùng nhớ đếm tốc độ cao HC: Các đếm tốc độ cao sử dụng để đếm các kiên tốc độ cao độc lập với vòng quét CPU Giá trị đếm là số nguyên 32 bit có dấu Để truy xuất giá trị đếm các đếm tốc độ cao cần xác định địa đếm tốc độ cao , sử dụng nhớ HC và số đếm , ví dụ HC0 Giá trị đếm hành các đếm tốc độ cao là các giá trị đọc và truy xuất theo double word - Các ghi AC: Là các phần tử đọc / ghi mà có thể dùng để truy xuất giống nhớ Chẳng hạn có thể sử dụng các ghi để truy xuất các thông số từ các chương trình và lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính toán Các CPU s7-200 có ghi là AC0 , AC1 , AC2 và AC3 Chúng ta có thể truy xuất liệu các ghi này theo Byte , Word và Doubleword - Vùng nhớ đặc biệt SM: Các bit SM là các phần tử cho phép truyền thông tin CPU và chương trình người dùng Có thể sử dụng các bit này để chọn lựa và điều khiển số chức đặc biệt CPU , chẳng hạn bit lên mức vòng quét đầu tiên , các bit phát các xung có tần số 1Hz… Chúng ta truy xuất vùng nhớ SM theo bit , Byte , Word và Doubleword - Vùng nhớ cục L: Vùng nhớ này có độ lớn 64 Byte , đó 60 Byte có thể dùng vùng nhớ cục hay chuyển các thông số tới các chương trình , Byte cuối cùng dùng cho hệ thống Vùng nhớ này tương tự vùng nhớ biến V khác chỗ các biến vùng nhớ V cho phép sử dụng tất các khối chương trình còn vùng nhớ L có tác dụng phạm vi soạn thảo khối chương trình mà thôi Vị trí biến thuộc vùng nhớ L chương trình chính thì không thể sử dụng chương trình và ngược lại (13) - Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI: Các PLC S7-200 chuyển giá trị tương tự thành giá trị số và chứa vào vùng nhớ 16 bit Bởi vì các giá trị tương tự chiếm vùng nhớ word nên chúng luôn luôn có các giá trị worrd chẵn , chẳng hạn AIW0 , AIW2 , AIW4… và là các giá trị đọc - Vùng nhớ ngõ tương tự AQ: Các PLC S7-200 chuyển giá trị số 16 bit sang giá trị điện áp dòng điện , tương ứng với giá trị số Giống các ngõ vào tương tự chúng ta có thể truy xuất các ngõ tương tự theo word Và là các giá trị word chẵn , chẳng hạn AQW0, AQW2 , AQW4 Bảng các vùng nhớ và đặc điểm CPU S7-200: (14) Kết nối với máy tính Đối với các thiết bị lập trình Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì có thể 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 là cáp RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master - Cáp RS232/PPI Multi-Master Hình dáng cáp và công tắc chọn chế độ truyền: Tùy theo tốc độ truyền máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 để vị trí thích hợp Thông thường CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud ( tức công tắc 1,2,3 đặt theo thứ tự là 010 ) Tùy theo truyền thông là 10 bit hay 11 bit mà công tắc đặt vị trí thích hợp Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc chọn chế độ truyền thông 11 bit ( công tắc đặt vị trí ) Công tắc cáp RS232/PPI Multi-Master sử dụng để kết nối port truyền thông RS232 modem với S7-200 CPU Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc đặt vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc vị trí 0) Khi kết nối cáp PC/PPI với modem thì port RS232 cáp PC/PPI đặt vị trí Data Teminal Equipment (DTE) (công tắc vị trí 1) Công tắc sử dụng để đặt cáp RS232/PPI Multi-Master thay cáp PC/PPI hoạt động chế Freeport thì đặt chế độ PPI/Freeport (công tắc vị trí 0) Nếu kết nối bình thường là PPI (master) với phần mềm STEP Micro/Win 3.2 SP4 cao thì đặt chế độ PPI (công tắc vị trí 1) Sơ đồ nối cáp RS232/PPI Multi-Master máy tính và CPU S7-200 với tốc độ truyền 9,6 kbaud: (15) - Cáp USB/PPI Multi-Master Hình dáng cáp: Cách thức kết nối cáp USB/PPI Multi-Master tương tự cáp RS232/PPI Multi-Master Để sử dụng cáp này , phần mềm cần phải là STEP Micro/WIN 3.2 Service Pack ( cao ) Cáp có thể sử dụng với loại CPU 22x sau này Cáp USB không hỗ trợ truyền thông Freeport và download cấu hình màn hình TP070 từ phần mền TP Designer B Phần mềm STEP Micro/WIN 1.Các phần tử chương trình PLC S7-200 Các phần tử chương trình PLC S7- 200 là: Chương trình chính (main program) Chương trình (subroutine) Chương trinh ngắt (interupt rountine) Khối hệ thống ( system block) Khối liệu (data block) Chương trình OB1 (main program) Đây là phần khung chương trình, chứa các lệnh điều khiển ứng dụng Với số chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản chúng ta có thể viết tắt các lệnh khối này Chương trình ứng dụng chương trình chính, các lệnh xử lý từ trên xuống và lần vòng quét Trong S7-200 chương trính chứa khối OB1 (16) Chương trình SUB (subroutine) Các lệnh viết chương trình có thể xử lý chương trình gọi (Call) từ các chương trình chính, từ chương trình khác từ chương trình ngắt Sử dụng chương trình chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ điều khiển Mối chương trình viết cho nhiệm vụ nhỏ có nhiệm vụ điều khiển tương tự (ví dụ : điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2) thì chúng ta cần tạo chương trình lần và có thể gọi nhiều lần từ chương trình chính Sử dụng chương trình có số ưu điểm sau: + Chương trình điều khiển chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc rõ ràng, dễ ràng cho việc kiểm tra chỉnh sửa chương trình + Giảm thời gian vòng quét chương trình CPU không phải liên tục xử lý các lệnh chương trình mà xử lý chương trình có lênh gọi tương ứng + Chương trình cho phép giảm công việc soạn thảo có các chương trình giống Chương trình ngắt INT ( interupt rountine) Chương trình ngắt thiết kế cho kiện ngắt định nghĩa trước Bất nào xác định kiện ngắt xảy thì S7-200 thực chương trình ngắt Chương trình ngắt không đựơc gọi chương trình chính mà theo kiện ngắt xảy Chương trình ngắt sử lý kiện ngắt xảy Khối hệ thống (system block) System bock cho phép ta cấu hình các tuỳ chọn phần cứng khác cho S7200 Khối liệu (data block) Data Block cho phép lưu trữ các giá trị biến khác (vùng nhớ V) sử dụng chương trình Giá trị ban đầu nhập khối liệu Phần ngôn ngữ lập trình Để có thể soạn thảo chương trình cho các S7-200, chúng ta sử dụng chương trình Step Micro Win Và giống PLC các hãng khác chúng ta có dạng soạn thảo thông dụng là LAD FBD, STL Việc tuỳ chọn việc soạn thảo nào để viết chương trình là tuỳ vào người sử dụng Dạng hình thang LAD (Ladder logic) Ở dạng soạn thảo này chương trình hiên thị gần giống sơ đồ nối dây mạch trang bị điện gồm các thiết bị Rơle, Contactor Chúng ta xem dòngđiện từ nguồn điện chảy qua các chuỗi tiếp điểm lôgic ngõ vào từ trái qua phải đến ngõ Chương trình chia làm nhiều Network, Network thực nhiệm vụ nhỏ cụ thể Các Network thực từ trái qua phải và từ trên xuống (17) Các phần tử chủ yếu dùng dạng soạn thảo này là: + Tiếp điểm không đảo -| |+ Tiếp điểm đảo -|\|+ Ngõ –( )+ Các hộp chức các hộp biểu diễn các phép toán số học định thời , đếm Dạng soạn thảo này có số ưu điểm: + Dễ sử dụng cho người học lập trình + Biểu diễn đồ hoạ dễ hiểu và thông dụng + Luôn có thể chuyển sang STL từ dạng LAD Dạng khối chức năng: FBD (Funtion Block Diagram) Dạng FBD thị chương trình soạn thảo dạng đồ hoạ tương tự sơ đồ các cổng lôgic FBD không khái niệm đường nguồn phải trái đó khái niệm dòng điện không sử dụng Thay vào đó là các Logic Không có tiếp điểm và cuộn dây dạng LAD, có các cổng Logic và cổng chức Các cổng lôgic AND, OR, XOR… tương ứng với các tiếp điểm Logic nối tiếp hay song song… Đầu các cổng Lôgic hay hộp chức có thể sử dụng để nối tiếp với đầu vào các cổng lôgic hay các hộp chức khác Với dạng soạn thảo này có số ưu điểm sau: + Biểu diễn dạng đồ hoạ các cổng chức giúp ta có thể dễ đọc hiểu theo trình tự điều khiển + Luôn có thể chuyển từ dạng FBD sang STL Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List) Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh Người dùng phải nhập các câu lênh từ bàn phím, lệnh và các toán hạng có khoảng trắng và lệnh chiếm hàng Ở dạng soạn thảo này có số chức mà dạng soạn thảo STL và FBD không có Dạng soạn thảo này có số điểm chính: + Là dạng soạn thảo phù hợp cho người có kinh nghiệm lập trình PLC + STL cho phép khắc phục số khó khăn lập trình STL và FBD + Luôn luôn có thể chuyển từ dạng LAD hay FBD dạng STL chuyển ngược lại từ STL sang LAD hay FBD thì có 1số phản ứng không chuyển (18) Chương Phần mềm WinCC và phương pháp kết nối với PLC S7 200 A Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens) WinCC (Windows Control Center) là phần mềm hãng Siemens dùng để điều khiển, giám sát thu thập liệu quá trình sản xuất Những thành phần có WinCC dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp ứng dụng có sẵn mà không gặp trở ngại nào Đặc trưng WinCC WinCC chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows XP, Windows 2000 Do đó có tính chất mở và thường xuyên cập nhật, phát triển nên WinCC tương thích với nhiều phần mềm chuẩn tạo nên giao diện người và máy đáp ứng nhu cầu sản xuất Chương trình tích hợp nhiều ứng dụng, tận dụng dịch vụ hệ điều hành làm sở mở rộng hệ thống Với WinCC, ta có thể sử dụng nhiều giải pháp khác để giải công việc, từ việc xây dựng hệ thống có qui mô nhỏ và vừa khác nhau, việc xây dựng hệ thống có qui mô lớn MES: Hệ thống quản lý việc thực sản xuất – Manufacturing Excution Systems… Tuỳ theo khả người thiết kế các phần cứng hỗ trợ khác mà WinCC đã và phát triển nhiều lĩnh vực khác Ứng dụng phổ biến WinCC là: Khi hệ thống dùng chương trình WinCC để điều khiển, thu thập liệu từ quá trình, nó có thể mô hình các kiện xảy quá trình điều khiển dạng các chuỗi kiện WinCC cung cấp nhiều hàm chức cho mục đích hiển thị, thông báo đồ họa, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, các bảng ghi báo cáo, v.v…đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày phát triển và là chương trình ứng dụng thực tế Các chức WinCC: » Lập cấu hình hoàn chỉnh » Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình » Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án » Quản lí các dự án » Có khả nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng project » Quản lí phiên (19) » Diễn tả đồ thị liệu cấu hình » Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống » Thiết lập cấu hình toàn cục » Đặt cấu hình cho các chức định vị đặc biệt » Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo » Phản hồi liệu » Báo cáo trạng thái hệ thống » Thiết lập hệ thống đích » Chuyển Run-timer và cấu hình » Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mô tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo Chức Graphics Designer Thực dễ dàng các chức mô và hoạt động thông qua các đối tượng đồ hoạ chương trình WinCC, Windows, OLE, I/O… với nhiều thuộc tính động (Dynamic) Chức Alarm Logging Thực việc hiển thị các thông báo hay các báo cáo hệ thống vận hành, Đảm trách các thông báo nhận và lưu trữ Nó chứa các chức để nhận các thông báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng Ngoài Alarm Logging còn giúp chúng ta tìm nguyên nhân lỗi hệ thống Tag Logging Thu thập, lưu trữ và nén các giá trị đo nhiều dạng khác Tag Logging cho phép lấy liệu từ các quá trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các liệu đó Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn công nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến các trạn thái hoạt động toàn hệ thống Report Designer Có nhiệm vụ tạo các thông báo, báo cáo và các kết này lưu trữ dạng các trang nhật ký kiện (20) User Achivers Cho phép người sử dụng lưu trữ liệu từ chương trình ứng dụng và có khả trao đổi với các thiết bị tự động hoá khác Điều này có nghĩa: Các công thức, thông số chương trình WinCC có thể soạn thảo, lưu trữ và sử dụng hệ thống WinCC sử dụng công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh như: Toolbox, các control, OLE,… đặt dễ dàng trên giao diện thiết kế Ngoài ra, để phục vụ cho công việc giám sát điều khiển tự động WinCC còn trang bị thêm nhiều tính mà các công cụ khác không có như: » Các Control thông qua hệ thống quản trị liệu có thể gắn với biến theo dõi trạng thái hệ thống điều khiển Thông qua đó, tác động đến việc giám sát các trạng thái » Thông qua hệ thống, thông điệp có thể thực hành động tương ứng trạng thái thay đổi » Trong WinCC, ngôn nghữ C-Script, VB-Script dùng để thao tác giúp cho việc xử lý các kiện phát sinh cách mềm dẻo và linh hoạt WinCC cho phép người sử dụng có khả truy cập vào các hàm giao diện chương trình ứng dụng API (Application Program Interface) hệ điều hành Ngoài ra, kết hợp WinCC và công cụ phát triển riêng như: Visal C++ tạo hệ thống có tính đặc thù cao, tinh vi, gắn riêng với cấu hình cụ thể nào đó WinCC có thể tạo giao diện Người – Máy (HMI) dựa trên sở giao tiếp người với các hệ thống máy, thiết bị điều khiển (PLC, CNC,…) thông qua các hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ câu chữ có tính trực quan Có thể giúp người vận hành theo dõi quá trình làm việc, thay đổi các tham số, công thức quá trình công nghệ thông qua các hệ thống tự động Giao diện HMI cho phép người vận hành giám sát các qui trình sản xuất và cảnh báo, báo động hệ thống có cố Từ máy tính trung tâm, có thể điều khiển hoạt động toàn dây truyền sản xuất lập trình trên WinCC, bạn có thể giám sát và thu tất các thiết bị trên dây truyền Dựa vào giao diện HMI, có thể thu thập liệu vào (I/O) cách chính xác Đây là chương trình thiết kế giao diện Người – Máy phổ biến Việt Nam (21) B Cấu hình Wincc Các loại Project Hình 2.1: Các loại Project » Single-User Project: Một Single-User Project là trạm vận hành đơn Tạo cấu hình, kết nối bus quá trình và lưu trữ liệu Project thực máy tính này » Multi-User Project: Cấu hình nhiều Client và Server Tất cùng làm việc trên Project Tối đa 16 Client truy cập vào Server Cấu hình có thể đặt server vài client Dữ liệu project là các hình ảnh, các tag, mục lưu trữ liệu lưu trữ server và cung cấp cho các client Server kết nối với bus quá trình và liệu quá trình xử lí đây Việc vận hành hệ thống thực từ các client »Client Project: Client Project là loại project mà có thể truy cập vào nhiều server Các server liên kết có project riêng chúng Cấu hình project server thực server các client.\ Chức Win CC Explower Hình 2.2: WinCC Explower (22) Khi khởi động chương trình cửa sổ này Tất thành phần Win CC khởi động từ đây, có thể truy cập vào tất thành phần mà project giao diện người máy cần có xây dựng cấu hình cho các thành phần riêng rẽ Win CC Explower cung cấp các thông tin đây: » Chức Win CC Explower » Kiến trúc Win CC Explower » Các chuẩn editor chuẩn Tại đây chứa tất các cức quản lí cho toàn hệ thống Win CC Explower có thể đặt cấu hình khởi động module (Run-time) » Nhiệm vụ quản lí liệu: Quản lí liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị tag Tất các hoạt động quản lí liệu chạy trên - Lập cấu hình hoàn chỉnh - Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình - Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án - Quản lí các dự án - Có khả nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng project - Diễn tả đồ thị liệu cấu hình - Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống - Thiết lập cấu hình toàn cục - Đặt cấu hình cho các chức định vị đặc biệt - Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo - Phản hồi liệu - Báo cáo trạng thái hệ thống - Thiết lập hệ thống đích - Chuyển Run-timer và cấu hình - Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mô tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo Một dự án bao gồm các thành phần sau: Computer (máy tính), Tag Managerment (quản lí biến), Data Type (kiểu liệu), Editor (soạn thảo) » Computer (máy tính) Thành phần máy tính dùng để quản lí tất máy tính có thể truy cập vào dự án có, đặt cấu hình riêng cho máy Các thuộc tính môt máy tính: bao gồm tên máy và kiểu máy tính - Server: máy tính trung tâm để lưu trữ liệu và quản lí toàn cục hệ thống Win CC (23) - Client: định nghĩa trạm làm việc Trung tâm điều khiển tải cục loại máy tính này - Các điều khiển truyền thông: Là giao diện kết nối hệ thống PLC và WinCC Hệ thống Win CC chứa các điều khiển truyền thông (liên kêt động) kênh DLL với các thông tin về: » Điều kiện tiên cần để xử lí các tag quá trình PLC » Các thủ tục chung để kết nối tag ngoài » Giới thiệu cấu hình đặc biệt kênh DLL » Tag Mamagerment (quản lí biến)Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy cập các giá trị quá trình Trong dự án, chúng nhận tên và kiểu liệu Kết nối logic gán với biến WinCC Kết nối này xác định kênh nào chuyển giao giá trị quá trình cho các biến Các biến lưu sở liệu toàn dự án Khi chế độ WinCC khởi động, tất các biến dự án nạp và cấu trúc Run-time tương ứng thiết lập Mỗi biến lưu trữ quản lí liệu theo kiểu liệu chuẩn - Biến nội: các biến nội không có địa hệ thống PLC, đó quản lí liệu bên WinCC cung cấp cho toàn mạng hệ thống Các biến nội dùng lưu trữ thông tin tổng quát như: Ngày hành, lớp hành, cập nhật liên tục Hơn nữa, các biến nội cho phép trao đổi liệu các ứng để thực việc truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu - Biến quá trình: là các biến liên kết với việc truyền thông logic để phản ánh thông tin địa các hệ thông PLC khác Các biến ngoại chứa một mục đích tổng quát gồm các thông tin tên, kiểu, các giá trị giới hạn và mục chuyên biệt kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic - Nhóm biến: chứa tất các biến có kết nối logic lẫn » Data Type (Các kiểu liệu) - Binary: Kiểu nhị phân - Unsigned 8-bit value: kiểu nguyên bit không dấu - Signed 8-bit value: kiểu nguyên bit có dấu - Unsigned 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit không dấu - Signed 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit có dấu - Unsigned 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit không dấu - Signed 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit có dấu (24) - Floating point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 - Floating point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 - Text Tag bit character set: kiểu kí tự bit - Text Tag 16 bit character set: kiểu kí tự bit - Raw Data type: liệu thô » Các trình soạn thảo (Editor) - Hệ thống đồ hoạ (Graphics Designer): Là trình soạn thảo đồ hoạ cung cấp các đối tượng đồ hoạ và các bảng màu cho phép tạo các hình ảnh quá trình từ đơn giản đến phức tạp Những đặc tính động có thể tạo cho đối tượng đồ hoạ riêng lẻ Các đối tượng đồ hoạ có thể người sử dụng tạo lấy trực tiếp thư viện - Ấn các Action (Global Script): cho phép tạo hành động cho các đối tượng Trình soạn thảo này cho phép người ta tạo các hàm giống C VB Các hành động này có thể sử dụng số nhiều project tuỳ vào mã code tạo - Hệ thống thông báo (Alarm Longging): cho phép thao tác việc lựa chọn việc thu thập và lưu trữ các kết quá trình và chuẩn bị để hiển thị các thông báo Có thể lựa chọn các khối thông báo (Message blocks), các lớp thông báo (Message classes), loại thông báo (Message type) để hiển thị các thông báo và báo cáo - Lưu trữ các giá trị đo quá trình (Tag Longging): sử dụng để thu thập liệu từ các quá trình và chuẩn bị chúng cho việc hiển thị và lưu trữ Dữ liệu định dạng cho việc lưu trữ, thời gian thu thập và lưu trữ có thể lựa chọn trước - Hệ thống báo cáo (Report Designer): Là hệ thống tích hợp các báo cáo để cung cấp tài liệu theo thời gian đặt trước theo kiện điều khiển các thông báo, các thao tác, các nội dung lưu trữ, các liệu thời liệu lưu trữ các báo cáo người sử dụng có thể lựa chọn các dạng layout project Nó cung cấp đầy đủ các giao diện cho người sử dụng với các công cụ đồ hoạ và đưa các kiểu báo cáo khác - Cho phép soạn thảo các văn để sử dụng quá trình chạy các module khác (25) Graphics Designer: Hình 2.3: Graphics Designer » Cấu trúc giao diện đồ hoạ - Menu bar - Palette chuẩn - Thanh trạng thái - Thanh lớp Các palette tạo và sửa chữa đối tượng đồ hoạ - Palette màu - Palette đối tượng - Palette kiểu - Palette xếp - Palette phóng to thu nhỏ - Palette font » Bảng các đối tượng - Các đối tượng chuẩn (Standard Object): Tại đây có nhiều đối tượng, để sử dụng và lấy chúng thì cần nhấp chuột và kéo vào cửa sổ làm việc Có thể dùng chuột làm thay đổi kích thước các đối tượng bao gồm: Đường thẳng, hình đa giác, đường gấp khúc, elip,… - Các đối tượng thông minh (Smart Object): Gồm các đối tượng nhúng - Ứng dụng Window (Application Window): Là đối tượng thông báo hệ thống (Alarm Longging), lưu trữ hệ thống (Tag Longging), báo cáo hệ thống Application Window mở ứng dụng và quản lí nó để hiển thị và vận hành - Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE control): Sử dụng OLE control để cung cấp các công cụ Winndow (nút ấn, hộp lựa chọn…) Các thuộc tính nó biểu thị cửa sổ “Object Properties” và tab “Event” - Trường vào/ra (I/O field): Sử dụng số trường vào hai Các dạng liệu cho phép sử dụng với I/O field: (26) - Nhị phân - Hệ 16 - Hệ thập phân - Xâu kí tự - Bar: Thuộc tính nó ảnh hưởng đến xuất và tính nó Nó thể các giá trị đồ thị có quan hệ với giới hạn cao, thấp hoàn toàn là miêu tả đồ hoạ phối hợp thể giá trị với tỉ lệ người sử dụng định trước - Hiển thị trạng thái (Status Display): Sử dụng để hiển thị số nào trạng thái khác Cho phép thực hiển thị động cách nối nó với tất cảc các tag tương ứng với trạng thái khác - Danh sách văn (Text list): Sử dụng để đưa giá trị cho văn Nó có thể sử dụng danh sách vào phối hợp danh sách văn Dạng số liệu là thập phân, nhị phân, bít liệu có thể sử dụng Các đối tượng Window (Window Objeccct): - Nút ấn (button): Nó sử dụng để điều khiển kiện quá trình Nó có hai trạng thái ấn xuống và không ấn Liên kết tới quá trình cách thực các thuộc tính động tương ứng - Hộp thử (check box) - Nhóm lựa chọn (Option Group) - Nút tròn (Round Button) - Slider Tag Longging (hiển thị giá trị quá trình) Đầu tiên, khởi động chương trình windows control Center 6.0 cách: Tasbar, chọn Start> Simantic > Win CC > Windows control center 6.0 Hình 2.4: Tag Logging (27) » Chức Tag logging Tag logging có chức cho phép lấy liệu từ quá trình thực thị,chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các liệu đó Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn công nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến hoạt động hệ thống Tag logging chia làm phần: - Tag logging CS hệ thống cấu hình - Tag logging RT hệ thống Run-Time » Nhiệm vụ Tag logging CS Có thể gán tất các đặc tính cần thiết để lưu trữ và hiển thị các liệu Tag logging CS Các đặc tính này phải tạo và chuẩn bị trước hệ thống Run-Time khởi động Tag logging CS WINCC cung cấp giao diện đặc biệt cho mục đích này » Nhiệm vụ Tag logging RT Hệ thống Tag logging RT nhận các giá trị liệu và liên kết chúng với các đặc tính đã ấn định Tag logging thực cho các mục đích sau: - Tối ưu hoá hệ thống - Cung cấp các thủ tục vận hành rõ ràng và dễ hiểu - Tăng suất - Tăng chất lượng sản phẩm - Tối ưu hoá chu kỳ lặp lại - Cung cấp tài liêu » Các kiểu liệu Dữ liệu chia thành các nhóm sau: - Dữ liệu điều hành: xem là cở sở việc chuyển trạng thái tại, khối công việc cần làm và hướng phát triển hệ điều hành - Dữ liệu đảm nhận: gồm các thông báo ,dữ liệu quá trình và các giá trị đặt cho công đoạn sản xuất - Dữ liệu làm việc: bao gồm tất các liệu đầu vào - Dữ liệu máy: cho các phát biểu trạng thái máy - Dữ liệu quá trình: cho các phát biểu phiên hành và trước đó quá trình liên tục - Dữ liệu chất lượng: định các phát biểu đặc tính sản phẩm cần bảo quản Có thể có vài liệu nhiều lớp cùng lúc cùng liệu gán nhiều kiểu liệu khác (28) Tag logging có thể thu thập và bổ túc liệu quá trình, cung cấp các chế để thu thập và bổ túc kiểu liệu » Các phương pháp lưu trữ liệu quá trình Dữ liệu quá trình là các giá trị đo lường thu thập các cảm biến để xử lý WINCC các liệu này phải gán vào vùng lưu trữ hay Tags Có các phương pháp lưu trữ sau: - Việc lưu trữ tuần hoàn giám sát các thiết bị đo lường/tags - Việc lưu trữ tuần hoàn nhận giá trị thời ngắt đặt cấu hình xảy - Việc lưu trữ tuần hoàn có chọn lọc liên kết điều khiển ngắt với điều khiển việc lưu trữ thông qua các chu trình - Việc điều khiển quá trình nhận thực thi hệ thống thông báo » Cấu trúc Tags logging CS Tags logging CS có các phần sau: - Timers: tạo các chu kỳ thu thập và lưu trữ - Archives: tạo các vùng lưu trữ và các Tags - Trend Window Templates: hiển thị giá trị đo lường đường cong - Table Window Templates: : hiển thị giá trị đo lường theo dạng bảng - Timers: tags logging phân biệt hai hệ thồng thời gian khác Thời gian thu thập và thời gian lưu trữ - Thời gian thu thập: khoảng thời gian mà các giá trị đó chép từ ảnh quá trình quản lý liệu Tags logging - Thời gian lưu trữ: khoảng thời gian mà liệu nạp vào vùng lưu trữ Thời gian lưu trữ luôn là số nguyên gồm các khoảng thời gian thu thập giá trị nạp vào vùng lưu trữ - Thời gian nén: sử dụng để tạo thời gian giới hạn đó liệu nén - Achivers: có thể lưu trữ cách: - Lưu trữ giá trị quá trình: nhận nội dung các tags quản lý liệu - Lưu trữ nén: nén liệu và liên kết các liệu hiệu Bằng cách này, các giá trị đo lường bổ túc trực tiếp và ghi nhận lưu trữ nén cho phép lưu trữ thời gian dài cho tất các kiểu tags khác tags logging - Lưu trữ theo người dùng: số biến người dùng (tags Use-Defined) nạp vào vùng lưu trữ cho người sử dụng vùng này dùng để thu thập liệu quan trọng, ấn định tham số sản xuất, điều khiển liệu liệt kê - Trends: có thể vẽ đồ thị các đường cong từ giá trị thu quá trình, WINCC có thể theo dõi thay đổi các giá trị đo lường theo thời gian cách tổng quát và rõ ràng (29) - Tables: tables có chức giông trends hiển thị giá trị cụ thể theo bảng với tính này table cần thiết có thể hiệu chỉnh các thông số đầu vào để đặt ngõ tối ưu Cấu trúc Alarm longging Hình 2.5: Alarm logging » Chức Alarm logging Module đảm trách các thông báo nhận và lưu trữ.Nó chứa các chức để nhận các thông tin báo từ các quá trình chuẩn bị hiển thị lưu trữ và hồi đáp chúng ,với đặc tính này Alarm longging giúp chúng ta tìm nguyên nhân lỗi Các đặc tính hệ thông Alarm longging : - Cung cấp các thông tin loõi và trạng thái hoạt động hệ thống toàn diện - Cho phép sớm nhận các tình trạng nguy cấp - Tránh và giảm thiểu thong báo - Chất lượng sản phẩm tăng Module gồm hai phần - Hệ thống cấu hình Alarm longging Cs - Hệ thông run-time (Alarm longging RT) » Nhiệm vụ Alarm Longging CS Sử dụng Alarm longging CS đặt cấu hình cho các thông báo để chúng hiển thị theo mong muốn Cấu hình Alarm longging Wincc cung cấp giao diện tạo lập sẵn » Nhiệm vụ Alarm longging RT (30) Thu thập các thông báo và hồi đáp Nó chuẩn bị các thông báo để hiển thị và lưu trữ » Thiết lập thông báo Để thiết lập thông báo hoàn chỉnh cho Alarm longging ,tiến hành theo các bước sau: - Mở Alarm longging - Khởi động Massage Winzard - Định dạng khối tin - Sửa đổi cửa sổ tin - Định dạng cấu hình tin - Đặt lớp màu cho tin - Giám sát giá trị - Chèn cửa sổ tin vào màn hình - Đặt thông số ứng dụng và chạy ứng dụng Mở cửa sổ Alarm longging.Trong cửa sổ Alarm longging gồm các thư mục chính sau : - Massage blocks: Khối thông báo chức chứa các thông tin hệ thống và các tham số khác, các khối thông báo chia thành ba vùng chính sau - Các khối hệ thống (System blocks):các khối này chứa liệu hệ thống gán Alarm longging Các liệu bao gồm :ngày ,báo cáo - Các khối giá trị quá trình (Process value): các khối này chứa các giá trị chuyển từ quá trình :Vượt ngưỡng và giá trị nhiệt độ quá cao - Các khối văn người dùng (Userr text block) là khối văn cho các thông tin tổng quát và dễ hiểu như: giải thích các thông báắôni xảy lỗi và nguồn gốc thông báo - Massage classes: Lớp thông báo,Wincc cung cấp 16 lớp thông báo Có thể cấu hình cho các lớp thông báo Mỗi thông báo gán kiểu thông báo - Group masssges: Nhóm thông báo gồm có lớp thông báo và định nghĩa người dùng - Massage Winzard: Đây là công cụ đơn giản tự động việc tạo thông số hệ thống báo cáo E Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC Do s7 – 200 không cài sẵn drive với phần mềm WinCC nên ta phải tự cài đặt cho nó phần mềm PC access 1.0 Các bước thực giao tieps PLC và Win CC thông qua PC Access 1.0 Bước Tạo Tag phần mềm PC Access 1.0 (31) Mở phần mềm PC Access 1.0 Thêm plc vào hệ thống ,số trạm thiết kế pc access 1.0 , ,mỗi trạm phân biệt với địa plc Sau đó ta đặt tên cho PLC ta có thể chọn tới 126 PLC (32) Từ PLC tạo PC Access chúng ta add item vào PLC đó cách đưa troe chuột vào PLC đó ấn chuột phải Trong bảng properties xuất đây ta cần chú ý tới name : Tên biến sử dụng lưu ý phải trùng tên với biến Win CC address : Địa biến đó là địa nào trên PLC đầu vào hay hay biến nội type : Định dạng cho biến thông thường PC Access khai báo sẵn phù hợp với địa mà ta sử dụng biến Chế độ read /write cho phép ta vừa đọc vừa ghi biến Chế độ read cho đọc biến mà không cho ghi,tùy vào mục đích bài toán mà ta đặt khác cho phù hợp với yêu cầu bài toán Ngoài để làm rõ cho biến ( các bài toán phức tạp mà ta khó có thể thuộc thục biến) ta có thể mô tả chức biến đó ô decription (33) Sau khai báo hoàn tất ta ấn ok Làm tương tự với các biến khác ta bảng các biến ví dụ sau 4.Sau cùng để hoàn tất ta lưu file lại Bước Kết nối biến với WinCC Mở phần mền wincc ,Tạo chương trình wincc ,chọn file/new … Add thêm diver cho việc kết nối với S7-200 (34) Chọn loại diver là OPC cho việc liên kết wincc với S7-200 thông qua PC access 1.0 3.Click chuột phải vào OPC Groups chọn system Parameter ,màn hình OPC item manager xuất (35) Tai màn hình manager chúng ta đợi cho WinCC tìm kiếm Sau Việc tìm kiếm hoàn thành ta browse server s7200.OPCServer vào WinCC Ở màn hình s7200.OPCServer ta add item từ phần mềm PC Access mà ta đã tạo lúc trước vào WinCC Khi đó phần mền tự động Add Tag vừa chọn vào phần mền , sau hoàn thành phần add tất các tag thì thoát khoải phần thiết kế Khi đó chương trình wincc tạo tag mà đã lấy phần mền PC access (36) Chương Mô hình dây truyền phân loại sản phẩm A Mô hình khí B Cấu tạo mô hình Mô hình thực tế làm theo vẽ thiết kế hình trên: - Phần khung mô hình: đóng gỗ - Phần băng tải: + Gồm có hai lăn đặt vị trí hai đầu băng tải Hai lăn truyền lực và kéo băng tải nhờ hai dây cao su + Mặt băng tải làm mặt vải quấn tròn xung quanh lăn Sản phẩm đặt chạy trên mặt băng tải - Các máng hứng sản phẩm: - Các chi tiết, thiết bị lắp trên khung mô hình: (37) + Các động cơ: DC1, DC2, DC3 - Các động DC1, DC2, DC3 là động chiều 24V - DC là động có nhiệm vụ kéo quay mặt băng tải thông qua dây cao su với lăn phía trên - DC là động có nhiệm vụ điều khiển gạt vị trí - DC là động có nhiệm vụ điều khiển gạt vị trí + Các cảm biến: CB1 CB2, CB3 - Các cảm biến sử dụng là cảm biến quang dây hãng siemen - Các cảm biến gắn bên cạnh mặt băng tải - CB1 gắn bên cạnh mặt băng tải cao 15cm so với mặt băng tải - CB2 gắn bên cạnh mặt băng tải cao 10cm so với mặt băng tải - CB3 gắn bên cạnh mặt băng tải cao 5cm so với mặt băng tải + Các sản phẩm: Có loại sản phẩm: sản phẩm cao,sản phẩm trung bình, sản phẩm thấp Cả ba sản phẩm làm gỗ - Sản phẩm cao làm gỗ có kích thước 60x60x150 - Sản phẩm trung bình gỗ có kích thước 60x60x100 - Sản phẩm thấp gỗ có kích thước 60x60x50 * Sau gắn các thiết bị lên khung mô hình thì toàn xung quanh đóng kín gỗ mỏng C Chức hoạt động các nút ấn trên mô hình STT Tên start stop Reset Set Tăng Giảm OK Local remote Địa Chức Ấn start khởi động toàn hệ thống Băng tải quay , cảm biến và các tay gat,hệ thống đặt sản phẩm hoạt động Ấn stop dừng toàn hệ thống.Dừng băng tải,tay gạt,không cho cài đặt số sản phẩm Ấn reset làm toàn hệ thống đặt sản phẩm trở mặc định băng tải quay Ấn set cho phép cài đặt số sản phẩm Khi chế độ set thì băng tải không quay,các tay gạt,cảm biến không hoạt động Ấn nút tăng để tăng số sản phẩm đặt Ấn giảm để giảm số sản phẩm đặt Ấn ok để xác nhận số lượng sản phẩm đặt Nút gạt local cho phép hệ thống điều khiển chỗ với tác động công nhân đứng máy.Khi mức (38) local thì các nút ấn trên Win CC bị vô hiệu(bao gồm star,stop,reset ) Nút gạt remote cho phép điều khiển hệ thống từ phòng máy tính giám sát Khi này các nút ấn hệ thống trường bị vô hiệu (bao gồm star,stop,reset ) D Nguyên lý hoạt động dây truyền phân loại và đếm sản phẩm Trong mô hình trình bày có loại sản phẩm khác kích thước Đây chính là đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại và đếm sản phẩm Qua kích thước sản phẩm mà chúng m chia thành loại là sản phẩm cao,sản phẩm trung bình và sản phẩm thấp Khi ta ấn start khởi động toàn hệ thống thì băng tải quay.Các cảm biến,tay gat,bộ đếm sản phẩm,led hiển thị hoạt động Khi có sản phẩm cao qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa PLC,Khi sản phẩm qua hoàn toàn PLC bắt sườn xuống tìn hiệu cảm biens đưa vào.Làm counter đếm,lúc này win cc đọc tìn hiệu từ counter và hiển thị màn hình.PLC xuất tín hiệu xuống vi điều khiển làm vi điều khiển đếm sản phẩm cao.Sau đó vi điều khiển out tín hiệu hiển thị led led thể số sản phẩm cao Sau khoảng thời gian trễ đã tính toán để sản phẩm đến vị trí thuận lợi thì PLC out tìn hiệu cho tay gạt sản phẩm cao hoạt động,sau đó PLC tiếp tục out tín hiệu cho tay gạt quay trở lại vị trí ban đầu Khi có sản phẩm trung bình vào băng tải.Do xếp chiều cao các cảm biến khác mà cảm biến cao nẳm cao sản phẩm trung bình và thấp nên nó không thể phát laoij sản phẩm thấp và trung bình,Khi cảm biến trung bình phát vật phẩm nó thao tác tương tự với sản phẩm cao Khi sản phẩm thấp xuất trên băng tải.Nó dễ dàng qua cảm biến cao và trung bình đến với cảm biến thấp.Khi này cảm biến thấp có nhiệm vụ đưa tín hiệu vào PLC để đếm sản phẩm thấp ,mà PLC không cần đưa tín hiệu gạt ví sản phẩm thấp thẳng cuối băng tải Về chế độ đếm sản phẩm.Chỉ áp dụng với sản phẩm cao và trung bình.Khi ta đặt số sản phẩm đếm là số n( nguyên,dương) thì snr phẩm xuất đếm từ đếm n.Khi đến n nó n (39) khoảng thời gian để quan sát sau đó tự để chuẩn bị cho chu trình E Cảm biến E3F DS10C4 Cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán Đầu là NPN, dây nối NO NPN cho phép dòng điện cảm biến vào điện áp chung Đầu cảm biến hoạt động khóa chuyển mạch Bình thường đầu cảm biến là Transistor có vai trò khóa ( sụt áp) Nếu cảm biến vừa phát đối tượng sau đó tạo đường tác động Đương tác động này nối trực tiếp tới Trans NPN Nếu điện áp truyền tới đương tác động là 0V, Trans không cho phép dòng chạy cảm biến Nếu điên áp trên đường tác động lớn (12V), Trans mở khóa cho phép dòng chạy cảm biến tới cực chung Cảm biến chịu phản ứng các tác nhân vật lý Nếu cảm biến không hoạt động, điện áp đường tác động thấp, đó Trans khóa Có nghĩa là đầu NPN không có dòng vào/ Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động có điện áp cao, Trans mở khóa và tác động đóng khóa Dòng chạy từ cảm biến tới đất Điện áp đầu NPN giảm xuống -V Kích thước 18mm, làm việc 10- 36 VDC Khoảng cách phát 10cm, dòng định mức 300mA (40) Vỏ làm chất liệu ABS Chống nhiễu tốt Gọn và tiết kiệm chỗ Bảo vệ chống ngắn mạch và nối cực nguồn Chế độ hoạt động Ligh-ON Hình dáng: Thông số định mức, đặc tính kỹ thuật: Thông số kỹ thuật Khoảng cách phát Vật thể phát tiêu chuẩn Đặc tính trễ Nguồn sáng( bước sóng) Điện áp nguồn cấp Công suất tiêu thụ Ngõ điều khiển Mạch bảo vệ Thời gian đáp ứng Điều chỉnh độ nhạy Ảnh hưởng ánh sáng môi trường Nhiệt độ mối trường Độ ẩm môi trường Trở kháng cách điện Cường độ điện môi Mức độ chịu rung Mức độ chịu sốc Cấp bảo vệ Cáp nối E3F DS10C4 100mm Giấy trắng 100x100mm Tối đa 20%khoảng cách phát LED hồng ngoại(860nm) 12VDC- 24VDC+/-10% kể xung tối đa 10%(p-p) Tối đa 25mA Ngõ transistor colector hở, tối đa 100mA, điện áp dư : tối đa 1V 100mA Bảo vệ ngắn mạch ngõ và nối cự nguồn cấp DC Tối đa 2,5ms Đèn dây tóc: tối đa 3000lux Ánh sáng mặt trời: Tối đa 10000lux Hoạt động -250C tới 550C( không đóng băng ngưng tụ) Bảo quản -300C tới 700C ( không đóng băng ngưng tụ) Hoạt động 35% đến 85% Bảo quản -30% đến 95%( không ngưng tụ) Tối thiểu 20M Ω 500VDC các phận mang điện và vỏ 1000VAC, 50/60Hz phút các phận mang điện và vỏ 10-55HZ, biên độ rung 1,5mm 300m/s2 1h theo x, y ,z Mức độ phá hủy 500m/s2 cho lần hướng x,y,z IP66 Dây nối thường (dài tiêu chuẩn 2m) (41) Đèn thị Trọng lượng( vỏ) Vật liệu Vỏ Thấu kính Phụ kiện Chỉ thị hoạt động Tối đa 85g ABS PMMA Bộ điều khiển Sơ đồ đấu dây: Lưu ý: Nếu dây vào/ra cảm biến quang đặt giống dây cáp điện dây điện cao Cảm biến quang có thể bị sai lệch có thể bị phá hủy nhiễu điện tách riêng dây sử dụng dây bọc là dây vào/ từ cảm biến Không để cảm biến bị va đập mạnh gắn vào đối tượng Không nối dây với dây nâu không tải, nối trực tiếp các dây cảm biến có thể bị phá hủy ( loại chuyển đổi AC) Khi sử dụng cảm biến quang điện gần chuyển đổi động cơ, đảm bảo động nối đất Nếu động nối đất bị hỏng thì cảm biến có thể bị sai lệch Khi sử dụng cảm biến trên 450C, dòng trên tải nằm khoảng 110mA tới 130mA Kích thước (42) NPN output F Ứng dụng: Ứng dụng sản xuất gạch Trong hầu hết các nhà máy sản xuất gạch ốp lát nay, khâu phân loại gạch thực mắt thường, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại gạch đời hứa hẹn giúp tiết kiệm sức người và tăng suất cho các nhà máy Các viên gạch sau nung chạy trên băng tải Trên băng tải ta gắn các cảm biến quanng để nhận dạng chiều cao viên gạch chạy qua Ta dùng cảm biến để phân biệt chiều cao viên gạch Nếu viên gạch nào thấp cao so với yêu cầu thì cảm biến nhận dạng Những viên gạch này gạt trên băng tải loại băng tải khác Những viên gạch đúng tiêu chuẩn đóng thùng Những viên gạch không đúng tiêu chuẩn bị loại Tại các nhà máy sản xuất gạch granite nay, khâu nhận dạng, kiểm chuẩn và phân loại sản phẩm gạch đầu người đảm nhiệm Trên băng chuyền, các công nhân quan sát viên gạch mắt thường, kinh nghiệm và ghi nhớ, trực tiếp phân loại các sản phẩm gạch đạt yêu cầu loại bỏ phế phẩm tay Tuy vậy, công việc đòi hỏi tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo chính xác công việc Điều đó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này (43) Hệ thống gồm phần Phần thứ là khối xử lý nhận dạng và định, gồm hệ thống Cảm biến chuyên dụng đặt hộp đen gá trên băng chuyền gạch Khi viên gạch qua hộp đen, hệ thống cảm biến thu nhận hình ảnh bề mặt viên gạch và chuyển cho phần mềm nhận dạng và phân loại Phần mềm này thực nhận dạng và định viên gạch thuộc loại chất lượng nào Phần là khối xử lý tín hiệu hỏi đáp, điều khiển và giao tiếp người và máy, gồm bàn phím, màn hình và các nút điều khiển Phần cuối cùng là khối cấu khí chấp hành, là băng chuyền dọc, có khe đặt nối băng chuyền gạch nhà sản xuất Trên băng chuyền có vị trí phân loại ứng với mẫu gạch Khi xử lý nhận dạng và định gạch thuộc loại chất lượng nào, viên gạch tiếp tục chuyển qua băng chuyền có khe, qua tay máy hút giữ để chuyển xuống băng tải loại đó Ứng dụng ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm: a)Phát vật trên mặt băng tải Bộ cảm biến E32-T16WR + E3X-DA-S cài đặt các cảm biến phần chùm đường 30-mm, rộng trên băng tải này Cảm biến này dùng để phát vật phẩm trên băng tải Bằng cách đặt cảm biến quang ngang qua mặt băng tải ta có thể phát vật phẩm nó qua cảm biến Tín hiệu từ cảm biến đưa đếm số lương Bộ điều khiển xác định nào đủ số lượng đóng gói vào thùng Băng tải này ứng dụng sản xuẩt bánh kẹo Trong việc đóng thùng các sản phẩm với số lượng đặt sẵn (44) b) Phát thay đổi chiều cao Bộ cảm biến E32-TC200 + E39-F1 + E3X-DA-S với ống kính dài khoảng cách cho phép phát thay đổi chiều cao gây hai pallet cho các loại bia đóng hộp lắp vào với nhau.Cảm biến quang thông thường không có ánh sáng truyền mạnh mẽ mà có thể xâm nhập pallet Gắn đường dài ống kính đơn vị để các cảm biến quang cung cấp đủ ánh sáng cường độ thâm nhập pallet bia Bộ cảm biến phát này cung cấp ổn định vì khác biệt lớn lượng ánh sáng truyền từ đến hai pallet (45) Bộ cảm biến này cho phép phát hộp bia đã có đủ số lượng lon bia hay chưa c)Phát hai loại kẹo Cookies -Bộ cảm biến E32-D11L + E3X-DA [] TW-S phát khác biệt màu sắc hai loại bánh kẹo cookies -Sử dụng hai cảm biến để xác định các loại kẹo cookie vì bạn cần đầu cảm biến cho loại kẹo cookies Trên băng tải có hai loại bánh: loại bánh màu trắng sữa còn loại bánh màu sôcôla Công việc phải phân loại loại bánh này để đóng hộp: Mỗi loại nửa G Ưu , khuyết điểm mô hình Ưu điểm mô hình Chỉ sử dụng cảm biến để phan biệt loại sản phẩm và đếm cùng lúc.Với việc sử dụng cảm biến tách rời hạn chế nhiễu đặt cảm biến liền nhau.Giảm khối lượng tính toàn,lập trình,từ đó đơn giản hóa công việc lập trình viên.Với chương trinh nhẹ sử dụng cho PLC là hợp lí mà PLC coi là có khả lập trình với các bài toàn nhỏ,ít network.Nhờ việc lập trình đơn giản mà PLC hoat đông nhanh,chính xác giúp trì tuổi thọ PLC (46) Khuyết điểm : Mô hình mang tính nghiên cứu chưa tiến đến dây truyền công nghệ thực tế.Từ mô hình phát triển lên thực tế còn phải thay đổi nhiều cấu tạo,khung mô hình,phải thay đổi nhiểu bài toán công nghệ nhằm nâng cao tính ổn định hệ thống và tiết kiệm điện năng,giảm chi phí dây truyền… Chương : Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây truyền phân loại sản phẩm dùng WinCC và S7 200 A Mạch điều khiển Vi điều khiển 8052 : AT89S52 a ) Giới thiệu AT89S52 - Cấu trúc bên trong: - Một số hình ảnh AT89S5 (47) CPU( CPU centra lprocessing unit): 8- bit data bus; 16- bit address bus; không gian địa 64Kbyte Thanh ghi tích lũy A; Thanh ghi tích lũy phụ B; Đơn vị logic học (ALU); Thanh ghi từ trạng thái chương trình; Bốn băng ghi; Con trỏ ngăn xếp; Bộ nhớ (Memory): Bộ nhớ chương trình( ROM) gồm 8Kbyte Flash, ghi xóa hàng nghìn lần Bộ nhớ liệu( dạng SRAM) gồm 256 byte (chứa ngăn xếp – Stack) Vùng ghi có chức đặc biệt SFR (Special Funtion Register) Bộ UART, có chức truyền nhận nối tiếp Timer/Counter 16 bit thực chức định thời và đếm kiện Khối điều khiển ngắt với nguồn ngắt ngoài và nguồn ngắt Bộ lập trình (ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng có thể nạp các chương trình cho chíp mà không cần các nạp chuyên dụng cổng xuất nhập song song chiều 8- bit với 32 chân b) Cấu tạo và chức các khối AT89CS52 Đơn vị xử lý trung tâm CPU: Chức CPU là tiến hành các thao tác tính toán xử lý, đưa các tín hiệu địa chỉ, liệu và điều khiển nhằm thực nhiệm vụ nào đó người lập trình đưa thong qua các lệnh (instrustions) Bộ nhớ: Bộ nhớ chương trình và nhớ liệu có không gian địa riêng biêt Bộ nhớ chương trình có địa từ 0x0000 đến 0xFFFF (64Kbyte) Người sử dụng có thể thiết kế để chip hoạt động với nhớ chương trình tích hợp sẵn trên chip cách nối tín hiệu EA (31) lên Vcc, hoạt động với nhớ chương trình bên ngoài cách nối tín hiệu EA (31) xuống GND Thông thường , tín hiệu EA nối cố định lên Vcc GND nên chạy với hai loại nhớ chương trình Bộ nhớ chương trình dùng để chứa mã chương trình hướng dẫn CPU thực nhiệm vụ nào đó AT89S52 có nhớ chương trình 8Kbyte dạng Flash, không bị liệu ngừng cung cấp nguồn nuôi.Bộ nhớ chương trình bên ngoài có dung lượng tối đa là 64Kbyte Bộ nhớ liệu dùng để chứa liệu (bao gồm các tham số, các biến tạm thời…) AT89S52 có 256byte nhớ liệu dạng SRAM, liệu cắt nguồn nuôi Ngoài có thể ghép nối với nhớ SRAM bên ngoài với dung lượng tối đa la 64Kbyte RAM ngoài và RAM có thể cùng sử dụng cùng thiết kế (48) Vùng ghi có chức đặc biệt: Cổng vào song song (Parallel I/O Port) AT89S52 có cổng vào song song, tên là P0, P1, P2, P3 Mỗi cổng có tín hiệu (nên còn gọi là cổng 8- bit), tín hiệu gọi là bit và có tên la Px.y Trong đó x là số thứ tự cổng (0→3), y là số thứ tự bit ( 0→7) Hầu hết các cổng tích hợp, kiêm nhiệm thêm số tính nào đó (ví dụ: ngắt ngoài, cổng truyền thông nối tiếp, đầu vào đếm kiện ) Trong phần lớn trường hợp, sử dụng các tính kiêm nhiệm, người dùng không nên sử dụng cổng đó chức vào/ra thong thường Ngoại vi on- chip nắm quyền điều khiển mức logic cổng đó (49) Tất các cổng là cổng hai chiều (bi-directional), tức là có thể dùng làm cổng vào cổng Cổng vào dùng để đọc liệu từ bên ngoài, cổng dùng để điều khiển ngoại vi bên ngoài Chiều vào/ là độc lập các cổng, chí độc lập các bit cùng cổng Sau reset, tất các cổng là cổng vào Các ghi SFR liên quan: cổng liên quan đến ghi chức đặc biệt 8-bit (SFR) có tên trùng với tên cổng, là P0, P1, P2, P3 Trước sử dụng cổng, phải cấu hình hướng vào/ra cho cổng Để cấu hình cổng vào (input port), người dùng phải ghi giá trị logic “1” lên bit ghi SFR tương ứng Sau đó có thể đọc mức logic cổng cách đọc ghi cổng (SFR) tương ứng Để cấu hình làm cổng (output port), người dùng không phải thực them thao tác nào Đơn giản, cần ghi mức logic mong muốn vào ghi cổng tương ứng Đặc tính điện: Mức logic 0: U<= 0.45V; I= 1.6mA Mức logic 1: U>= 2.4V; I= 60µA Ngắt (Interrupts) Ngắt la yêu cầu ngoại vi (là các phần cứng tích hợp trên IC các tác động từ bên ngoài) guwit tới CPU nhằm đòi hỏi đáp ứng định Mục đích việc thiết kế chế ngắt vi xử lý nhằm tiết kiệm thời gian cho CPU Trong hầu hết các trường hợp, vi xử lý cần pahir thực nhiều nhiệm vụ thời gian ngắn và liên tục Để đáp ứng kịp thợi với các kiện cần xử lý, CPU có thể tiến hành thăm dò (polling) liên tục các kiện để xem nào chúng xảy thì xử lý, đáp ứng lại.Tuy nhiên làm thì lãng phí nhiều thời gian CPU còn có nhiều nhiệm vụ khác chờ thực hiện, ngoài CPU không thể thăm dò liên tục nhiều kiện cùng lúc Người ta tạo ngắt để CPU không phải thăm dò liên tục hay nhiều kiện đó Bằng cách ghép các kiện cần đáp ứng với các chế ngắt khác nhau, kiện nào đó xảy ra, phần cứng phụ trách ngắt tích hợp trên CPU tự động báo cho CPU biết kiện đã xảy CPU dừng công việc làm lại ( phải thực xong lệnh thực hiện, dù giai đoạn tìm nạp mã lệnh), và chuyển sang xử lý xong kiện gây ngắt, CPU tiếp tục quay lại lam tiếp công việc dang dở (nhờ hoạt động ngăn xếp) Nói đến ngắt không thể không nói đến mức ưu tiên các loại ngắt khác Có loại mức ưu tiên ngắt là ưu tiên các ngắt xảy đồng thời và ưu tiên các ngắt xảy khác thời điểm, chen vào Trong hai trường hợp, ngắt có ưu tiên cao luôn phục vụ AT89S52 có nguyên nhân gây ngắt: (50) Tên ngắt Ngắt ngoài Ngắt timer/counter Ngắt ngoài Ngắt timer/counter Ngắt cổng nối tiếp Ngắt timer/counter2 Nguyên nhân gây ngắt Tín hiệu INT0 thay đổi mức logic 1→0, giữ mức logic Timer/Counter0 đếm tràn trên Tín hiệu INT1 thay đổi mức logic 1→0, giữ mức logic Timer/Counter1 đếm tràn trên Cổng nối tiếp nhận truyền xong khung liệu đầy đủ Timer/Counter2 đếm tràn trên tín hiệu T2EX thay đổi mức logic 1→0 Địa vector ngắt Mức độ ưu tiên cứng Cờ báo ngắt 0x0003 IE0(TCON) 0x000B TF0(TCON) 0x0013 IE1(TCON) 0x001B TF1(TCON) 0x0023 TI,RI (SCON) 0x002B TX2,EXF2 (T2CON) Các cờ báo ngắt INT0, INT1, Timer 0, Timer bị xóa CPU xử lý chương trình ngắt Còn cờ ngắt cổng nối tiếp và ngắt Timer không tự động xóa, người dùng phải xóa phần mềm Thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable): (51) EA: bít cho phép cấm tất các ngắt Để cho phép ngắt thì bít tương ứng với ngắt đó và bít EA pahir đặt Nếu É=0 tất các ngắt bị cấm ET2: bít cho phép ngắtt Timer ES: bít cho phép ngắt truyền thong nối tiếp ET1: bít cho phép ngắtt Timer EX1: bít cho phép ngắt ngoài INT1 ET0: bít cho phép ngắtt Timer EX0: bít cho phép ngắt ngoài INT0 Mức ưu tiên ngắt là số giúp CPU phân xử xem xử lý ngắt nào trước hai hay nhiều ngắt đồng thời xảy ra, dừng việc xử lý ngắt lại hay không bị ngắt khác chen vào Khi xảy ngắt đồng thời,CPU phân xử theo trình tự ưu tiên cứng liệt kê bảng trên Khi ngắt xảy chen vào quá trình xử lý dang dở ngắt khác, CPU phân xử theo mức độ ưu tiên quy định người dùng thông qua ghi đặt mức ưu tiên ngắt IP Thanh ghi ưu tiên ngắt IP (Interrupt Priority): PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 MSB LSB PT2: bít ưu tiên ngắt timer PS: bít ưu tiên ngắt truyền thông nối tiếp PT1: bít ưu tiên ngắt timer PX1: bít ưu tiên ngắt ngoài INT1 PT0: bít ưu tiên ngắt timer PX0: bit ưu tiên ngắt ngoài INT0 Bộ định thời/ Bộ đếm (Timers/ Counters) Timer/Counter là các ngoại vi có chức đếm xung nhịp (clock) Khi đếm xung nhịp bên chip gọi là đinh thời hay timer Khi đếm xung nhịp bên ngoài chip đưa và gọi là đếm kiện hay counter Mỗi xung nhịp xuất them, giá trị timer/counter tự động tăng thêm Khi timer/counter đếm vượt quá giá trị giới hạn mà nó có thể biểu diễn, giá trị đếm tự động xóa và đếm lại từ đầu Sự kiện này gọi là tràn trên (overflow) Giá trị lớn tùy thuộc vào chế độ hoạt động Khi dừng đếm, giá trị đếm timer/counter giữ nguyên, trừ nguồn nuôi, reset hay người dùng chủ định xóa lệnh Khi cho phép đếm, timer/counter đếm từ giá trị giữ AT89S52 có timer/counter 16bit là timer/counter 0, timer/counter 1, timer/counter (52) Các timer có ngắt: Timer có ngắt tràn Timer có ngắt tràn Timer có ngắt tràn kiện capture Chức các chân AT89S52 Cấu trúc các chân trên các Port: Port 0( P0.0=>P0.7) Port gồm chân, ngoài chức xuất nhập, port còn là bus đa hợp liệu và địa chỉ( AD0-AD7), chức này sử dụng AT89S52 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc Bus các vi mạch nhớ, mạch PIO… Port 1( P1.0=>P1.7) Chức Port là chức xuất nhập các Port khác Port1 có thể xuất nhập theo bit và theo byte Port 2( P2.0=>P2.7) Port ngoài chức là cổng vào/ra Port và Port 1, Port còn là byte cao bus địa sử dụng nhớ ngoài Port Mỗi chân trên Port ngoài chức xuất nhập còn có chức riêng, cụ thể sau: (53) Bit Tên Chức P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt ngoài P3.3 INT1 Ngắt ngoài P3.4 TO Ngõ vào Timer/counter0 P3.5 T1 Ngõ vào Timer/counter1 P3.6 /WR Xung ghi nhớ liệu ngoài P3.7 /RD Xung đọc nhớ liệu ngoài Chân /PSEN : là chân điều khiển đọc chương trình nhớ ngoài Chân ALE ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa có tần số 1/6 tần số dao động vi điều khiển Tín hiệu ALE dùng phép vi mạch chốt bên ngoài 7473 Chân /EA Tín hiệu /EA cho phép chọn nhớ chương trình là nhớ hay ngoài EA=1 thì thực chương trình RAM nội EA=0 thực RAM ngoài RST( reset) Ngõ vào reset trên chân số RST=1 thì vi điều khiển khởi động lại thiết lập ban đầu XTAL1, XTAL2 Hai chân này nối song song với thạch anh tần số max=33 Mhz Để tạo dao động cho vi điều khiển Vcc, GND : cung cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển cấp qua chân 20 và 40 Mạch đảo chiều động chiều : L 298 a) Cấu tạo : - L298 là IC có cấu tạo gồm mạch cầu H - Một số hình ảnh L 298 - Một số đặc điểm L 298: Có thể điều khiển động chiều và động bươc PWM Điện áp cấp lên đến 46V Tổng dòng chịu đựng lên đến 4A Chức bảo vệ quá nhiệt (54) Mức logic là là từ 1,5V trở xuống - Bố trí chân và chức các chân: .sơ đồ khối : Chức chân IC L 298 : (55) b) Nguyên lý hoạt động - từ sơ đồ trên cấp nguồn +Vs vào chân và chân , 15 nối trở Mỗi cầu điều khiển cổng ngõ vào : IN1,IN2,EnA và IN3,IN4, EnB Các chân IN có tác dụng chan En mức cao, chân En mức thấp thì các chân IN bị cấm Bộ cách ly quang : PC 817 số hình ảnh : Đây là ic opto- transistor, nó có tác dụng cách ly nguồn điều khiển với các mạch lực, mạch công suất lớn khác (56) Bộ hiển thị LED Nguyên lý quét LED : Để hiển thị LED ta cần chân để gửi liệu cho nó ,như với LED để kết nối bình thường ta cần 48 đường liệu để thắp sáng đèn cùng lúc Để khắc phục tốn tài nguyên này người ta dùng kĩ thuật quét LED, thời điểm t1 có LED sáng thời điểm t2=t1+t0 có LED sáng, t0 nhỏ mắt người không thể nhậ biết luân chuyển và có camr giác là đèn sáng cùng lúc Sơ đồ khối a)Sơ đồ khối Cảm biến sản phẩm KHỐI HIỂN THỊ:LED KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM 8051 (AT89S52) KHỐI ĐIỀU KHIỂN (Lựa chọn tín hiệu cần xử lý) PLC (57) Khối điều khiển từ PLC IC L 298 Điều khiển DC b) Lưu đồ thuật toán : Chương trình Chương trình đặt sản phẩm ngắt , (58) đọc tín hiệu vào CT doc P3^1 Ngat ngoai Ngat ngoai if P3^1=0 P3^2=1 ? P3^3=1 ? if P3^4 =0 u=u+1 CT hiển thị dat sp Ret CT Dem sp end u=u-1 end (59) Chương trình timer Timer 15ms Chương trình hiển thị CT hiển thị P3^1 = ? CT hiển thị RET Hiển thị giá If P3^4=0 trị đặt u Hiển thị giá trị đếm sp end Hiển thị nháy LED (60) CT dem sp if P3^4=0 P3=0xcf 11001111 Led1=p3^5 k=0 Led1=1? P3=0xaf 10101111 Led2=P3^6 k=0 Led2=1? K=K+1 K=n k=0 P=P+1 P3=0x6f 01101111 Led3 = P3^7 Led3=1? V=V=1 Hiển thị nháy LED P=n p=0 RET (61) Sơ đồ nguyên lý (62) Sơ đồ mạch in (63) B Chương trình PLC cho mô hình phân loại và đếm sản phẩm 1.Bảng thiết lập vào Vào “Symbol Table” để tạo bảng thiết lập Ta được: (64) 2.Lưu đồ thuật toán PLC Chọn chế độ Local – Remote Đặt sản phẩm cao và trung bình (65) Đếm , gạt , hiển thị sản phẩm trên băng tải (66) C Lập giao diện mô mô hình trên WinCC Biểu đồ và các thông số trên màn hình WinCC (67) D Kết nối PLC và WinCC dùng phần mềm PC Access 1.0 (68)