BỘ THỰC HÀNH ỨNG DỤNG HSC VÀ PTO TRÊN PLC S7200 1 Giới thiệu bộ thực hành Bộ thực hành được sản xuất theo tiêu chuẩn chất lượng ISO 9001:2008, tiêu chuẩn môi trường ISO 14001:2004. Bộ thực hành được thiết kế để phục vụ việc nghiên cứu và học tập cho học sinh khoa điện, điện tử và tự động hóa trong các trường dạy nghề. Bộ thực hành được chia thành 4 module: 01 module nguồn 24VDC 01 module CPU 01 module thí nghiệm bộ đếm tốc độ cao HSC 01 module thí nghiệm bộ phát xung tốc độ cao PTO
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ THỰC HÀNH ỨNG DỤNG HSC VÀ PTO TRÊN PLC S7-200 AT.A002 Hà Nội, tháng 08-2011 BỘ THỰC HÀNH ỨNG DỤNG HSC VÀ PTO TRÊN PLC S7-200 AT.A002 CÁC NỘI DUNG ĐƯỢC TRÌNH BÀY ☺ Giới thiệu thực hành ☺ Lý thuyết đếm HSC phát xung PTO ☺ Hướng dẫn cài đặt Step7 Microwin V4.0 ☺ Thực hành với module HSC PTO MỤC LỤC Giới thiệu thực hành 1.1 Module nguồn 24VDC .4 1.2 Module CPU .5 1.3 Module thí nghiệm đếm HSC 1.4 Module thí nghiệm phát xung PTO 1.5 Cáp PPI dùng cho kết nối máy tính Lý thuyết đếm HSC phát xung PTO 2.1 Bộ đếm tốc độ cao 2.1.1 Nguyên lý hoạt động đếm tốc độ cao 2.1.2 Thủ tục khai báo sử dụng đếm tốc độ cao 12 2.1.3 Chương trình đọc tốc độ cao .13 2.2 Hàm phát xung tốc độ cao 16 2.2.1 2.2.2 2.2.3 Hàm phát xung PTO 16 Chương trình phát xung PTO .18 Chương trình phát xung PWM .24 Hướng dẫn cài đặt Step7 Microwin V4.0 30 Thực hành với module HSC PTO 34 4.1 Sơ đồ đấu nối thực hành 34 4.1.1 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC .34 4.1.2 Sơ đồ đấu nối thực hành module PTO .35 4.1.3 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC PTO 36 4.2 Nạp chương trình vào PLC 37 4.3 Thao tác thực hành .39 4.3.1 4.3.2 Thao tác thực hành với biến nhớ M PLC 40 Thao tác thực hành với đầu vào Input PLC .42 Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 Giới thiệu thực hành Bộ thực hành sản xuất theo tiêu chuẩn chất lượng ISO 9001:2008, tiêu chuẩn môi trường ISO 14001:2004 Bộ thực hành thiết kế để phục vụ việc nghiên cứu học tập cho học sinh khoa điện, điện tử tự động hóa trường dạy nghề Bộ thực hành chia thành module: - 01 module nguồn 24VDC - 01 module CPU - 01 module thí nghiệm đếm tốc độ cao HSC - 01 module thí nghiệm phát xung tốc độ cao PTO 1.1 Module nguồn 24VDC Hình 1.1 – Mặt trước module nguồn 24VDC Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 1.2 Module CPU Hình 1.2 – Mặt trước module CPU Thơng số kĩ thuật: - Kích thước: 266 x 300 x 130 mm - Điện áp hoạt động: 24VDC - Loại CPU: 224 DC/DC/DC - Khả mở rộng truyền thơng ProfibusDP: Có - Số cổng vào đếm tốc độ cao: cổng, tần số tối đa 30kHz - Loại Jack cắm: 4mm chống giật tiêu chuẩn EC - Chất liệu bề mặt module: Nhựa ABS chuyên dụng cho thiết bị thí nghiệm đảm bảo độ cứng độ cách điện - Chất liệu hộp gá sau mặt module: Nhựa PVC - Mơ hình thiết kế cho phép nguời sử dụng kết nối với thiết bị bên ngồi tín hiệu cảm biến, nút bấm, contactor, role … qua jack cắm 4mm chống giật Các đầu vào module: - POWER: Nguồn cung cấp 24VDC - INPUTS: Zắc lấy tín hiệu đầu vào từ 12 ~ 24VDC/4mA + I0.0 ~ I0.3 đầu vào sử dụng cơng tắc gạt nhả lấy tín hiệu từ COM + I0.4 ~ I1.1 đầu vào sử dụng cơng tắc gạt giữ lấy tín hiệu từ COM + I1.2 ~ I1.5 đầu vào trực tiếp 24VDC Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 - OUTPUTS: Zắc lấy tín hiệu đầu 24VDC/0.3A Có 10 zắc từ Q0.0 ~ Q1.1 - Có cáp kết nối: + INPUTS: Cáp kết nối tín hiệu vào + OUTPUTS: Cáp kết nối tín hiệu + EMC: Cáp kết nối module vào tương tự 1.3 Module thí nghiệm đếm HSC Hình 1.3 – Mặt trước module thí nghiệm HSC Thơng số kĩ thuật: - Điện áp hoạt động: 24VDC - Số cổng tín hiệu dạng xung: 03 cổng - Loại logic đầu ra: PNP - Tần số đầu ra: Điều chỉnh ~ 30kHz - Hiển thị tần số: Led - Kiểu điều chỉnh: Sử dụng chiết áp xoay mặt thiết bị tín hiệu 0~10VDC từ bên ngồi Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 Các đầu vào module: - Power: Nguồn cung cấp 24VDC - PULSE GENERATOR: Bộ phát xung - SPEED SETPOINT: Điều chỉnh tốc độ sử dụng công tắc logic để lựa chọn tín hiệu: + Khi cơng tắc gạt sang VI: Tín hiệu điều chỉnh tốc độ từ ~ 10V lấy từ bên ngồi thơng qua zắc cắm VI + Khi cơng tắc gạt sang ADJ: Tín hiệu 0~10 V lấy từ nguồn module thông qua biến trở ADJ - FREQUENCY OUTPUT: Hiển thị tần số đầu từ 20 Khz 1.4 Module thí nghiệm phát xung PTO Hình 1.4 – Mặt trước module thí nghiệm PTO Thơng số kĩ thuật: - Điện áp hoạt động: 24VDC - Số cổng nhận xung: 01 cổng - Loại logic đầu vào: PNP - Tấn số đầu vào: Tối đa 30kHz Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 - Hiển thị tần số: Led - Hiền thị độ rộng xung: Led - Cổng tương tự: 01 cổng, tín hiệu dạng điện áp ~ 10VDC Các đầu vào module: - Power: Nguồn cung cấp 24VDC - PULSE INPUT: Đầu vào xung từ ~ 30Hz - PULSE WIDTH: Hiển thị độ rộng xung - FREQUENCY: Hiển thị tần số - ANALOG OUTPUT: Đầu tương tự từ 10 VDC 1.5 Cáp PPI dùng cho kết nối máy tính Thơng số kĩ thuật: - Tốc độ truyền thơng: 9600bps tới 34800 bps - Tương thích phần cứng: PLC s7- 200 - Tương thích phần mềm: MincroWin - Chiều dài cáp nối: 3m - Chuẩn kết nối máy tính: RS232- cổng COM Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 Lý thuyết đếm HSC phát xung PTO 2.1 Bộ đếm tốc độ cao - Bộ đếm tốc độ cao sử dụng đếm thông thường khác Khi CV= PV đếm phát tín hiệu báo ngắt( CV PV số nguyên 32bit) - Các tín hiệu ngắt phát chế độ ngắt vào với HSC + PV=CV ( HSCO,HSC1, HSC2) + Ngắt có tín hiệu báo thay đổi hướng đếm từ cổng ( HSC1, HSC2) + Ngắt có tín hiệu xố từ cổng vào ( HSC1, HSC2) 2.1.1 Nguyên lý hoạt động đếm tốc độ cao a.) HSC0 - Có cổng vào nên có chế độ làm việc đếm tiến đếm lùi theo sườn tín hiệu đầu vào - Tần số đếm cực đại HSC0 : 2KHz - Giá trị tức thời CV lưu vào từ kép SMD38 (38 đến 41) - Giá trị đặt trước PV lưu vào từ kép SMD42 (42 đến 45) - SMB37 sử dụng để xác định kiểu hoạt động HSC0 SM37.0 đến SM37.2: không sử dụng SM37.3 : xác định chiều đếm 0: down 1: up SM37.4 : cho phép đổi chiều đếm: không cho phép : cho phép SM37.5 : sửa PV: 0: không cho phép 1: cho phép SM37.6 : sửa CV 0: không cho phép 1: cho phép SM37.7 : 1: cho phép kích HSC0 0: khơng cho phép kích HSC0 Các bước sử dụng HSC0 - Nạp giá trị điều khiển phù hợp cho SMB47 - Xác định chế độ làm việc cho đếm lệnh HDEF - Nạp giá trị tức thời ban đầu giá trị đặt trước vào SMD48 SMD52 - Khai báo kích chế độ ngắt vào lệnh ATCH - Kích đếm lệnh HSC * Byte SM46 sử dụng để thông báo trạng thái HSC1 - SM46.0 đến SMB46.4: không sử dụng - SM46.5 chiều đếm 1: tiến 0: lùi - SM46.6 kết so sánh tức thời 0: CV#PV CV=PV Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 - SM46.7 kết so sánh tức thời 0: CVPV b.) HSC1 - đầu vào I0.6 đến I1.1 - CV lưu SMD48 ; PV lưu SMD52 - Các chế độ làm việc HSC1 + Tiến hành lùi theo sườn lên I0.6 (1 đến 5) + tiến hành sườn lên I0.6 lùi theo sườn lên I0.7 (6 đến 8) +Tiến lùi theo sai lệch gi đến a giá trị cổng vào I 0.6 I0.7 (I0.6 or I0.7) (9 đến 11) - Tần số cực đại cho phép I0.6 7KHz - Trong chế độ HSC1: đến số tần số biến đổi đầu vào nên Tmax= 7KHz - Trong chế độ đến 11 tần số phụ thuộc vào cách khai báo, gấp lần tần số thay đổi trạng thái phép I 0.6 xor I0.7 tần số cực đại cho phép HSC1= 28KHz - Chức bit Sm47.x việc đặt cấu hình cho HSC1 + SM47.2= số đếm =4 lần thay đổi trạng thái X 0.6 xor I0.7= tần số đếm = tần số thay đổi phép X0.6 xor I0.7 + Trong chế độ 1, 2, 4, 5, 7, 11 HSC11 lấy tín hiệu reset ngồi chân I1.0 SM47.0 1: I4.0= reset 0: I1.0= reset + Các chế độ 2, 5, 8, 11 lấy I1.1 làm tín hiệu kích CM47.1 1: I1.1= reset 0: I1.1= reset SM47 SM47.0 : đặt kiểu reset cho I0.0 SM47.1 : đặt tín hiệu khởi động cho I1.1 SM47.2 : tần số đếm cho HSC1 SM47.3 : chiều đếm 0: lùi 1: tiến SM47.4 : cho phép đổi chiều đếm 0: không cho phép 1: cho phép SM47.5 : cho phép sửa giá trị đặt trước 0: không cho phép 1: cho phép SM47.6 : cho phép sửa giá trị CV 0: không cho phép 1: cho phép SM47.7 : 1: Kích HSC1 0: huỷ kích HSC1 Các bước sử dụng HSC1 - Nạp giá trị điều khiển phù hợp cho SMB37 ( MOVB K, SMB37) - Xác định chế độ làm việc cho đếm Với HSCO: HDEF K,K - Nạp giá trị tức thời ban đầu giá trị đặt trước vào SMD38 SMD42 Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 10 Network 4, ,9 điều kiện timer để phát tần số độ rộng xung khác Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 28 Chương tình thực phát xung đầu Q0.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 29 Hướng dẫn cài đặt Step7 Microwin V4.0 Bước 1: Vào cài Step7 Microwin V4.0 đĩa mềm kèm Chọn file setup.exe để cài đặt Bước 2: Chọn ngôn ngữ English Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 30 Bước 3: Kích Next Bước 4: Kích Yes Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 31 Bước 5: Kích Next Chờ cho chương trình cài đặt xong sau ta nhận dịng thơng báo: Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 32 Kích vào Finish chờ cho máy tính Restart lại để hồn tất việc cài đặt Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 33 Thực hành với module HSC PTO 4.1 Sơ đồ đấu nối thực hành 4.1.1 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 34 4.1.2 Sơ đồ đấu nối thực hành module PTO Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 35 4.1.3 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC PTO Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 36 4.2 Nạp chương trình vào PLC Bước 1: Mở project HSC_PTO_PWM.mwp có đĩa mềm kèm Kích đúp vào file ta chương trình Step hình đây: Bước 2: Tiến hành Download chương trình tới PLC Để thực Bước nên để công tắc gạt PLC chế độ Term để start stop PLC từ chương trình - Tiến hành download chương trình vào mục File Download Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 37 Hoặc kích vào biển tượng download công cụ Sau chọn download chương trình ta nhận thơng báo hình đây: Kích vào biểu tưởng download chờ cho chương trình download xong Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 38 Bước 3: Tiến hành Run chương trình - Vào mục PLC chọn Run - Hoặc kích vào biểu tượng Start cơng cụ Hoặc chuyển công tắc gạt từ chế độ Term sang Run 4.3 Thao tác thực hành Sau download Run chương trình tiến hành thực hành thí nghiệm việc quan sát hoạt động module Để quan sát kết chương trình thực vào mục Status Chart - Kích vào mục Status chart hình Step microwin hình đây: Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 39 Kích Kích vào vào biểu biểu tượng tượng này 4.3.1 Thao tác thực hành với biến nhớ M PLC Trong chương trình nạp vào PLC cho phép chế độ hoạt động: - Đếm tốc độ cao: Chức kích hoạt set bit M1.4 lên Chế độ đọc tốc độ cao dừng lại bit M1.4 bị reset Khi chế độ đọc tốc độ cao thiết lập ta quan sát tần số xung đọc vận tốc quay động MD 22: Tần số xung (Khz) MD 26: Vận tốc quay động (Vong/phut) - Phát xung PTO: Có chế độ kích tự động set bit M1.5, bit M1.5 set lên PLC thực phát tần số 5KHz, 10KHz, 15KHz, 20KHz, 25KHz, 30KHz theo chu kỳ 10s cho tần số lặp lại Các giá trị tần số hiển thị led module thí nghiệm PTO - Phát xung PWM: Có chế độ kích tự động set bit M1.6, bit M1.6 set lên PLC thực phát tần số 5KHz, 10KHz, 15KHz, 20KHz, 25KHz, 30KHz theo chu kỳ 10s cho tần số lặp lại Với tần số có độ rộng xung thiết lập trước Các giá trị tần số độ rộng xung hiển thị led module thí nghiệm PWM - PTO PWM: Để phát tần số tùy ý khoảng từ đến 30 Khz Người thực hành chọn giá trị cho biến SMW78, SMW80 SMW82, sau chọn Start_HSC Start_PTO Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 40 Chế độ phát xung sử dụng đầu Q0.1 PLC, thời gian trích mẫu (Time base) 1S SMW78 giá trị để thiết lập chu kỳ phát xung (chu kỳ giá trị SMW78 nhân với hệ số 1uS) Trong chế độ phát xung PTO cần giá trị nạp giá trị SMW78 SMW80, phát xung PTO chế độ phát xung với độ rộng 50% Chế độ phát xung PWM giá trị SMW78 SMD82, ta cần thiết lập độ rộng xung cho chế độ phát xung PWM thông qua đặt giá trị cho SMW80 Độ rộng xung Pulse Width tính công thức: Pulse Width = SMW 80 100% SMW 78 Để Start_PTO chế độ ta set bit M1.0, Start_PWM cách set bit M1.1 Chú ý: Để Set Reset biến M1.0; M1.1; M1.4; M1.6; M1.6 Status Chart ta thực kích chọn: 1: tương ứng với set 0: tương ứng với reset Các giá trị ghi mục New Value hình vẽ đây: 1.Kích vào để Set hay Reset giá trị Kích vào để ghi gí trị tới PLC Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 41 4.3.2 Thao tác thực hành với đầu vào Input PLC - Sart HSC sử dụng tín hiệu On đầu vào I1.0 - Start PTO chế độ phát xung tự động sử dụng tín hiệu On đầu vào I1.1 - Start PWM chế độ phát xung tự động sử dụng tín hiệu On đầu vào I1.2 - Start PTO chế độ phát xung lựa chọn tần số người thực hành sử dụng tín hiệu On đầu vào I1.3 - Start PWM chế độ phát xung lựa chọn tần số, độ rộng xung người thực hành sử dụng tín hiệu On đầu vào I1.4 Ghi chú: I1.0 có chức tương đương M1.4 I1.1 tương đương M1.5 I1.2 tương đương M1.6 I1.3 tương đương M1.0 I1.4 tương đương M1.1 - Gạt I1.0 nên On để thực chức đọc HSC Gạt I1.1 nên On để thực chức phát PTO tự động Gạt I1.2 nên On để thực chức phát PWM tự động Gạt I1.3 nên On để thực chức phát PTO tùy chọn Gạt I1.4 nên On để thực chức phát PWM tùy chọn Lưu ý có chế độ đọc HSC thực đồng thời với chế độ lại Các chế độ lại thực chế độ thời điểm Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 42 ... module HSC PTO 4.1 Sơ đồ đấu nối thực hành 4.1.1 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 34 4.1.2 Sơ đồ đấu nối thực hành module PTO Tài... Sơ đồ đấu nối thực hành 34 4.1.1 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC .34 4.1.2 Sơ đồ đấu nối thực hành module PTO .35 4.1.3 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC PTO 36 4.2... sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 35 4.1.3 Sơ đồ đấu nối thực hành module HSC PTO Tài liệu hướng dẫn sử dụng Bộ thực hành ứng dụng HSC PTO S7-200 36 4.2 Nạp chương trình vào PLC Bước