Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh.

Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh

PHẦN 1: DẪN NHẬP1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây kỹ thuật lạnh đã có những bước phát triển đáng kể, và thâm nhập vào nhiều ngành nghề khác nhau, đã hỗ trợ cho các ngành nghề đó phát triển Đặc biệt là ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khác, đánh bắt và xuất khẩu thuỷ hải sản, sinh học, hoá chất, hoá lỏng tách khí, sợi dệt may mặc, thuốc lá, chè, in ấn, điện tư, thông tin, y tế, văn hoá…

Trước sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, kéo theo sự phát triển của tất cả các ngành, nghề và đòi hỏi tất cả các ngành các lĩnh vực phải hỗ trợ lẫn nhau cùng phát triển Các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin cũng có những bước phát triển nhảy vọt theo, các ứng dụng của các ngành này vào các ngành khác ngày càng nhiều, trong đó có ngành kỹ thuật lạnh Nó đã góp phần tích cực vào nâng cao năng suất lao động cho con người, tăng chất lượng của hàng hoá đặt biệt là trong lĩnh vực xuất khẩu, đáp ứng được các tiêu chuẩn về chất lượng và an toàn thực phẩm của quốc tế.

Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo ra một sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lô gíc Trước đây các hệ thống điều khiển lô gíc được sự dụng là hệ thống lô gíc rơ le Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển lô gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm 1969 đã dần thay thế các hệ thống điều khiển rơ le Càng ngày PLC càng trở nên hoàn

các thiết bị điều khiển lo gíc cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các thiết bị điều khiển tương tự Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

Hai đặc điểm chính dẫn đến sự thành công của PLC đó chính là độ tin cậy cao và khả năng lập trình dễ dàng Độ tin cậy của PLC được đảm bảo bởi các mạch bán dẫn được thiết kế thích ứng với môi trường công nghiệp Các mạch vào ra được thiết kế đảm bảo khả năng chống nhiễu, chịu được ẩm, chịu được dầu, bụi và nhiệt độ cao Các ngôn ngữ lập trình đầu tiên của PLC tương tự như sơ đồ thang trong các hệ thống điều khiển lô gíc, nên các kỹ sư đã làm quen với sơ đồ thang, dễ dàng thích nghi với việc lập trình mà không cần phải qua một quá trình đào tạo nào.

Ngày nay chúng ta có thể thấy PLC trong hàng nghìn ứng dụng công nghiệp Chúng được sử dụng trong công nghiệp hoá chất, công nghiệp chế biến dầu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp cơ khí, công nghiệp xử lý nước và chất thải, công nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, trong công nghiệp khai khoáng, trong giao thông vận tải, trong quân sự, trong các hệ thống đảm bảo an toàn, trong các hệ thống vận chuyển tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy công cụ CNC vv Các PLC có thể được kêt nối với các máy tính để truyền, thu thập và lưu trữ số liệu bao gồm cả quá trình điều khiển bằng thống kê, quá trình đảm bảo chất lượng, chẩn đoán sự cố trực tuyến, thay đổi chương trình điều khiển từ xa Ngoài ra PLC còn được dùng trong hệ thống quản lý năng lượng nhằm giảm giá thành và cải thiện môi trường điều khiển trong các các hệ thống phục vụ sản xuất, trong các dịch vụ và các văn phòng công sở

Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt cho các hệ thống công nghiệp Bằng sự thay thế các phần tử cơ điện bằng PLC, quá trình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, và quan trọng nhất là hiệu quả hơn PLC là sự lựa chọn tốt hơn các hệ thống rơ le do một số lý do sau:

o Tốn ít không gian: Một PLC cần ít không gian hơn một tủ điều khiển rơ le

để thực hiện cùng một cức năng

o Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp, ít hơn cả

các máy tính thông thường

o Giá thành thấp : Một PLC giá tương đương cỡ 5 đến 10 rơ le, nhưng nó

có khả năng thay thế hàng trăm rơ le

o Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ của PLC được

làm từ các vật liệu cứng, có khả năng chống chịu được bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động và nhiễu Các máy tính tiêu chuẩn không có khả năng này

o Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình là sơ đồ

thang, tương tự như sơ đồ đấu của các hệ thống điều khiển rơ le thông thường

o Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển của PLC có thể thay đổi

nhanh chóng và dễ dàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC bằng bộ lập trình, bằng thẻ nhớ, bằng truyền tải qua mạng

Trong kỹ thuật điều khiển theo phương pháp cũ, để thực hiện một dây chuyền sản xuất, một hệ thống hay một thiết bị hoạt động theo yêu cầu người ta thực hiện chúng bằng cách kết nối các thiết bị rời lại với nhau như relay, contactor, timer… theo yêu cầu để tạo thành một hệ thống điều khiển Để thực hiện được điều đó phải có kiến thức nhất định và tốn nhiều thời gian, công sức để thiết kế, đồng thời việc bảo trì,lắp đặt, sửa chữa gặp nhiều khó khăn và giá thành cho một hệ thống khá cao Khi muốn thay đổi sự hoạt động của hệ thống, đôi khi phải thay thế và thiết kế lại toàn bộ hệ thống, công việc này rất tốn kém Vì vậy ngày nay hầu hết các nhà máy xí nghiệp thay thế các hệ thống điều khiển nối cứng bằng điều khiển lập trình được.

Với chính sách mở cửa, tự do cạnh tranh lành mạnh nhằm hòa nhập nền kinh tế quốc gia với kinh tế các nước trên thế giới, tấc cả các ngành nghề phải đủ mạnh để cùng hợp tác và cạnh tranh với các đối tác trong và ngoài nước Hưởng ứng lời

kêu gọi của Đảng và Chính phủ: nâng cao trình độ tư duy và tay nghề, cống hiến một phần nhỏ bé vào sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước.

Một trong những thiết bị được thế kế dùng trong tự động hoá là thiết bị điều khiển logic khả trình_PLC (Programmable Logic Control) Với một PLC ta có thể thay đổi chương trình vận hành theo ý muốn Điều này thực hiện khá dễ dàng nhờ sự điều khiển mềm dẻo và linh hoạt của PLC Ngày nay PLC được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất tự động và chiếm vị trí vững chắc trong kỹ thuật điều khiển tiên tiến.

Chính vì thế mà hiện nay PLC được nhiều chuyên gia, kỹ sư thiết kế, kỹ thuật viên,chuyên viên, công nhân bậc cao… tham gia nghiên cứu để ứng dụng vào thực tế.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế cũng như muốn làm quen với việc điều khiển hệ thống lạnh bằng PLC, nhóm thực hiện đề tài chọn PLC S7-200 của hãng Siemens sản xuất để nghiên cứu cho đề tài tốt nghiệp, nhằm lĩnh hội những tri thức cần thiết và cơ bản về PLC trong việc tự động hoá hệ thống lạnh.

2 Nhiệm vụ đề tài

 Nghiên cứu các ứng dụng của PLC Siemens vào điều khiển, bảo vệ các thiết bị trong hệ thống lạnh.

 Xây dựng mô hình thực tế dùng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh.

Đặc điểm, yêu cầu điều khiển hệ thống lạnh

Hệ thống lạnh cần điều khiển gồm có 1 kho trữ đông với một dàn lạnh, 1 máy nén một cấp, 1 dàn nóng được làm mát bằng không khí Tiết lưu hệ thống bằng van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài kèm 1 van điện từ Hệ thống xả băng bằng điện trở.

Những thiết bị cần điều khiển: Quạt dàn lạnh, Quạt dàn nóng, Van điện từ, Điện trở xả băng và Máy nén

Các thông số cần theo dõi và khống chế: nhiệt độ kho lạnh (Tp), nhiệt độ môi chất ở đầu đẩy máy nén (T2), áp suất thấp (Po), áp suất cao (Pk) và độ bám tuyết của dàn lạnh khi kho hoạt động ở nhiệt độ âm dựa vào độ chênh nhiệt độ giữa nhiệt độ vào dàn lạnh và nhiệt độ ra khỏi dàn lạnh.

3 Mục tiêu nghiên cứu

Điều khiển lập trình PLC mang tính mềm dẻo và linh hoạt, điều khiển dựa vào chương trình và thực hiện lệnh logic Nhóm thực hiện đề tài hy vọng sau khi nghiên cứu đề tài này sẽ lĩnh hội nhiều hơn về các vấn đề liên quan đến PLC như: cấu hình phần cứng, tập lệnh của PLC, xây dựng lưu đồ và viết chương trình điều khiển hệ thống lạnh sử dụng PLC Siemems.

Để đảm bảo cho chương trình viết ra có khả năng hoạt động ổn định nhóm thực hiện đề tài đã chọn mô hình điều hòa không khí 2 cục để thí nghiệm.

4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống lạnh, nguyên lý hoạt động của PLC, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, ngôn ngữ lập trình hình thang (LAD), cách truyền dữ liệu giữa chúng Từ đó xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lạnh bằng PLC Siemens.

5 Nội dung nghiên cứu

Siemens là một tập đoàn Điện và điện tử lớn, chuyên sản xuất các thiết bị tự động hoá PLC S7-300 là thế hệ sau được cải biến từ PLC S5 và PLC S7-200 của hãng Siemens Nhóm thực hiện đề tài tiến hành nghiên cứu sơ lược các nội dung cơ bản của PLC S7 – 200, cụ thể gồm các nội dung sau:

- Giới thiệu tổng quát về PLC.

- Giới thiệu về thiết bị logic khả trình S7-200.- Giới thiệu sơ lược các tập lệnh cơ bản của Step7.- Kỹ thuật lập trình cho PLC S7-200.

- Giới thiệu và làm việc với phần mềm Step7.

- Viết chương trình ứng dụng điều khiển hệ thống lạnh trữ đông.

- Xây dựng mô hình thực tế dùng PLC S7 – 200 điều khiển máy điều hòa 2 cục.

PHẦN 2: NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC1.1 GIỚI THIỆU

Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo ra một sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lô gíc Trước đây các hệ thống điều khiển lô gíc được sự dụng là hệ thống lô gíc rơ le Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển lô gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm 1969 thay thế các hệ thống điều khiển rơ le Càng ngày PLC càng trở nên hoàn thiện và đa năng Các PLC ngày nay không những có khả năng thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển logíc cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

Chức năng chính của PLC là kiểm tra trạng thái của các đầu vào và điều khiển các quá trình hoặc các hệ thống máy móc thông qua các tín hiệu trên chính đầu ra của PLC Tổ hợp lô gíc của các đầu vào để tạo ra một hay nhiều tín hiệu ra được gọi là điều khiển lôgíc Các tổ hợp lô gíc thường được thực hiện theo trình tự điều khiển hay còn gọi là chương trình điều khiển Chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC có thể bằng cách lập trình bằng thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC hoặc lập trình trên máy tính cá nhân nhờ các phần mềm chuyên dụng và truyền vào PLC qua mạng hay qua cáp truyền dữ liệu Bộ xử lý tín hiệu, thường là các bộ vi xử lý tốc độ cao, thực hiện chương trình điều khiển theo chu kỳ Khoảng thời gian thực hiện một chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra các tín hiệu vào, thực

hiện các phép tính lo gíc hoặc đại số để có được tín hiệu điều khiển, cho đén khi phát tín hiệu đến đầu ra được goi là chu kỳ thời gian quét

1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PLC

Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên cho thiết bị điêù khiển lô gíc khả lập trình Mục đích đầu tiên là thay thế cho các tủ điêu khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên phải thay thể các rơ le do hỏng cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điểm Mục đích thứ hai là tạo ra một thiều bị điều khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển Các yêu cầu kỹ thuật này chính là cơ sở của các máy tính công nghiệp, mà ưu điểm chính của nó là sự lập trình dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các kỹ sư sản xuất Với thiết bị điều khiển khả lập trình, người ta có thể giảm thời gian dừng trong sản xuất, mở rộng khả năng hoàn thiện hệ thống sản xuất và thích ứng với sự thay đổi trong sản xuất Một số nhà sản xuất thiết bị điều khiển trên cơ sở máy tính đã sản xuất ra các thiết bị điều khiển khả lập trình còn gọi là PLC

Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969 đã đem lại sự ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiển trên cơ sở rơ le Các thiết bị này được lập trình dễ dàng, không chiếm nhiều không gian trong các xưởng sản xuất và có độ tin cậy cao hơn các hệ thống rơ le Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả các ngành công nghiệp sản xuất khác.

Khi các vi xử lý được đưa vào sử dụng trong những năm 1974 – 1975, các khả năng cơ bản của PLC được mở rộng và hoàn thiện hơn Các PLC có trang bị vi xử lý có khả năng thực hiện các tính toán và xử lý số liệu phức tạp, điều này làm tăng khả năng ứng dụng của PLC cho các hệ thống điều khiển phức tạp Các PLC không chỉ dừng lại ở chổ là các thiết bị điều khiển lô gíc, mà nó còn có khả năng thay thế cả các thiết bị điều khiển tương tự Vào cuối những năm bảy mươi việc truyền dữ liệu đã trở nên dễ dàng nhờ sự phát triển nhảy vọt của công nghiệp điện tử Các PLC có thể điều khiển các thiết bị cách xa hàng vài trăm mét Các PLC có thể trao đổi dữ liệu cho nhau và việc điều khiển qua trình sản xuất trở nên

dễ dàng hơn Thiết bị điều khiển khả lập trình PLC chính là các máy tính công nghiệp dùng cho mục đích điều khiển máy, điều khiển các ứng dụng công nghiệp thay thế cho các thiết bị “cứng” như các rơ le, cuộn hút và các tiếp điểm Ngày nay chúng ta có thể thấy PLC trong hàng nghìn ứng dụng công nghiệp Chúng được sử dụng trong công nghiệp hoá chất, công nghiệp chế biến dầu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp cơ khí, công nghiệp xử lý nước và chất thải, công nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, trong công nghiệp khai khoáng, trong giao thông vận tải, trong quân sự, trong các hệ thống đảm bảo an toàn, trong các hệ thống vận chuyển tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy công cụ CNC

Các PLC có thể được kêt nối với các máy tính để truyền, thu thập và lưu trữ số liệu bao gồm cả quá trình điều khiển bằng thống kê, quá trình đảm bảo chất lượng, chẩn đoán sự cố trực tuyến, thay đổi chương trình điều khiển từ xa Ngoài ra PLC còn được dùng trong hệ thống quản lý năng lượng nhằm giảm giá thành và cải thiện môi trường điều khiển trong các các hệ thống phục vụ sản xuất, trong các dịch vụ và các văn phòng công sở Sự ra đời của máy tính cá nhân PC trong những năm tám mươi đã nâng cao đáng kể tính năng và khả năng sử dụng của PLC trong điều khiển máy và quá trình sản xuât Các PC giá thành không cao có thể sử dụng như các thiêt bị lập trình và là giao diện giữa người vận hành và hệ thống điêu khiển Nhờ sự phát triển của các phần mềm đồ hoạ cho máy tính cá nhân PC, các PLC cũng được trang bị các giao diện đồ hoạ để có thể mô phỏng hoặc hiện thị các hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống điêu khiển Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các máy CNC, vì nó tạo cho ta khả năng mô phỏng trước quá trình gia công, nhằm tránh các sự cố do lập trình sai Máy tính cá nhân PC và PLC đều được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển sản xuất và cả trong các hệ thống dịch vụ

1.3 TỔNG QUAN VỀ PLC1.3.1 Định nghĩa PLC

PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic có khả năng lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các lệnh điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình.

PLC S7-200 là loại thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của SIEMEN (các Micro PLC) nó có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều loại ứng dụng tự động.Với thiết kế gọn nhẹ, nhiều khả năng mở rộng giá thành rẻ và một cấu trúc mạch linh hoạt tạo cho S7-200 Micro PLC có một vị trí hoàn hảo khi ứng dụng cho các chương trình điều khiển nhỏ và trung bình

 Loại 1: Micro PLC (PLC siêu nhỏ).

Micro PLC thường được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất nhỏ, các ứng dụng trực tiếp trong từng thiết bị đơn lẻ (ví dụ: điều khiển băng tải nhỏ Các PLC này thường được lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay, một vài micro PLC

còn có khả năng hoạt động với tín hiệu I/O tương tự (analog) Các tiêu chuẩu của một Micro PLC như sau:

32 ngõ vào/ra.

o Sử dụng vi xử lý 8 bit.o Thường dùng thay thế rơle.o Bộ nhớ có dung lượng 1K.o Ngõ vào/ra là tín hiệu số.o Có timers và counters.

o Thường được lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay. Loại 2: PLC cỡ nhỏ (Small PLC)

Small PLC thường được dùng trong việc điều khiển các hệ thống nhỏ (ví dụ: Điều khiển động cơ, dây chuyền sản xuất nhỏ), chức năng của các PLC này thường được giới hạn trong việc thực hiện chuổi các mức logic, điều khiển thay thế rơle

Ví dụ: LPC của hãng ỔMN loại ZEN – 10C Loại này có 34 ngõ vào/ ra gồm 6 input và 4 output (CPU), còn lại 3 module vào/ ra với 4 ngõ vào và 4 ngõ ra cho mỗi module.

Hình 1.1 PLC loại ZEN - 10C của OMRON.

Hãng Siemens có PLC loại nhỏ như S5-95U, S5- 90U, S5- 100U, S7 – 200 là các loại PLC loại nhỏ, có số lượng ngõ vào/ra nhỏ hơn 256 cấu tạo của các PLC loại nhỏ cũng tương tự như cấu tạo của các PLC loại trung bình, vì đều là dạng module Điểm khác biệt là dung lượng bộ nhớ, số lượng ngõ vào/ra của các module khác nhau về độ lớn và tốc độ sử lý thông tin cũng khác nhau PLC của Siemens được dùng rộng rãi ở hầu hết các nước có nền công nghiệp phát triển.

Hình 1.2 PLC S5 – 100U của Siemens.

Các tiêu chuẩn của một small PLC như sau:o Có 256 ngõ vào/ra (I/O).

o Dùng vi xử lý 8 bit.

o Thường dùng để thay thế các rơle.o Dùng bộ nhớ 2K.

o Lập trình bằng ngôn ngữ dạng hình thang (ladder) hoặc liệt kê.o Có timers/counters/thanh ghi dịch (shift registers).

o Đồng hồ thời gian thực.

o Thường được lập trình bằng bộ lập trình cầm tay. Loại 3: PLC cỡ trung bình (Medium PLC)

PLC trung bình điều khiển được các tín hiệu tương tự, xuất nhập dữ liệu, ứng dụng được những thuật toán, thay đổi được các đặc tính của PLC nhờ vào hoạt động của phần cứng và phần mềm (nhất là phần mềm)

PLC loại lớn của Siemens là các loại xê ri S7 – 300, S7 – 400, các loại này có số lượng ngõ vào ra rất lớn.

Hình 1.3 PLC S7 – 300, PLC S7 – 400.

 Các thông số của PLC trung bình như sau:o Có khoảng 1024 ngõ vào/ra (I/O).

o Dùng vi xử lý 8 bit.

o Thay thế rơle và điều khiển được tín hiệu tương tự.o Bộ nhớ 4K, có thể nâng lên 8K.

o Tín hiệu ngõ vào ra là tương tự hoặc số.

o Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao.

o Có khả năng xử lý chương trình con (qua lệnh JUMP…).

o Có các lệnh dạng khối và ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ cấp cao.o Có timers/counters/Shift Register.

o Có khả năng xử lý chương trình con ( qua lệnh JUMP…).o Thực hiện các thuật toán (cộng, trừ, nhân, chia…).

o Giới hạn dữ liệu với bộ lập trình cầm tay.o Có đường tín hiệu đặc biệt ở module vào/ra.o Giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng RS232.o Có khả năng hoạt động với mạng.

o Lập trình qua màn hình máy tính để dễ quan sát. Một số nhóm PLC phổ biến hiện nay trên thế giới:

- Siemens: có ba nhóm

Có hai series: 21x (loại cũ không còn sản xuất nữa) và 22x (loại mới) Về mặt tính năng thì loại mới có ưu điểm hơn nhiều Bao gồm các loại CPU sau: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM trong đó CPU 224XP có hỗ trợ analog 2I/1O onboard và 2 port truyền thông

• CPU S7 200:

CPU 21x: 210; 212; 214; 215-2DP; 216

CPU 22x: 221; 222; 224; 224XP; 226; 226XM

• CPU S7300: 312IFM; 312C; 313; 313C; 313C-2DP+P; 313C-2DP; 314; 314IFM; 314C-2DP+P; 314C-2DP; 315; 315-2DP; 315E-2DP; 316-2DP; 318-2

• CPU S7400: Liên hệ cataloge Siemens - Mitsubishi: Họ FX

- Omron: Họ CMQ

- Controtechnique: Họ Compact TWD LCAA 10DRP; TWD LCAA 16DRP; TWD LCAA 24DRP

- ABB: Ba nhóm • AC 100M • AC 400M

• AC 800M, đây là loại có 2 module CPU làm việc song song theo chế độ dự phòng nóng.

• Họ PLC S7-200 của hãng Siemens:

Hình 1.4 Các loại PLC S7 - 200 Các thông số kỹ thuật chính của PLC S7- 200 (loại 22x):

CPU 222

Số I/O số có sẵn trên CPU 6IN/4OUT 8IN/6OUT 14IN/10OUT 24IN/16OUTSố module tối đa có thể

128IN 128OUT

32IN 32OUT 32IN 32OUT

CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226Tốc độ xử lý logic tại tốc

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC

2.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG2.1.1 Giới thiệu

PLC gồm có hai phần: Khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit : CPU) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0).

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình.

Khối xử lý trung tâm (CPU) gồm ba phần : Bộ xử lý, Hệ thống bộ nhớ và Hệ thống nguồn cung cấp Hình 2.2 mô tả 3 thành phần của một CPU.

Hình 2.2 : Sơ đồ khối tổng quát của CPU.

2.1.2 Ngõ vào và ngõ ra

PLC nhận các ngõ vào và tác động đến ngõ ra để giám sát và điều khiển các quá trình Các ngõ vào và ra có thể phân chia thành 2 loại tiêu biểu: logic và liên tục Phần lớn PLC sử dụng các ngõ vào/ra logic cho các ứng dụng điều khiển Ngõ ra PLC được kết nối với thiết bị chấp hành để điều khiển hệ thống các thiết bị này gồm:

 Loại đầu ra số

Điều khiển các đại lượng ra gián đoạn chỉ giới hạn trong các thiết bị có yêu cầu một trong hai trạng thái được chọn là ON/OFF, OPEN/CLOSED hay kéo /nén Các thiết bị gián đoạn thường gặp trong quá trình điều khiển máy và quá trình công nghệ gồm:

+ Thiết bị truyền tín hiệu,

+ Báo động bằng tín hiệu ánh sáng, + Rơ le điều khiển bằng điện, + Quạt điện,

+ Đèn chỉ thị bằng tín hiệu ánh sáng, + Van điện,

+ Còi báo động, + Van con trượt,

+ Khởi động từ cho động cơ, + Rơ le nhiệt

Trong lúc hoạt động, mạch giao diện trên đầu ra của PLC bật điện áp điều khiển để truyền đến thiết bị ra Nếu tín hiệu ra được bật (ON) qua chương trình điều khiển, mạch giao diện sẽ để cho điện áp điều khiển kích hoạt thiết bị đầu ra.

 Loại đầu vào số

Các kênh vào số thuộc nhóm lớn nhất của tín hiệu bên ngoài trong các hệ thống PLC Thiết bị ngoại vi cung cấp tín hiệu vào số với hai giá trị khác hẳn nhau về bản chất, đặc trưng cho hai trạng thái đóng/mở, hay bật/tắt Các thiết bị gián đoạn thường xuất hiện phần lớn trong các ứng dụng điều khiển quá trình bao gồm:

+ Công tắc gạt + Công tắc nhiệt

+ Công tắc khởi động từ + Công tắc xoay

+ Nút bấm + Công tắc vị trí + Công tắc áp suất

+ Công tắc cần gạt + Công tắc tiệm cận + Tiếp điểm rơ le + Công tắc giới hạn

+ Tiếp điểm khởi động động cơ + Cảm biến quang điện.

 Mạch điện ngõ vào ra của PLC

- Ngõ vào: Ngõ vào thực là ngõ vào có các mạch điện chuyển đổi làm cho tín hiệu từ bên ngoài được chuyển đổi thành mức logic 0, hoặc 1 mà vi xử lý nhận biết được Ngõ vào ảo không có mạch điện, được qui định bên trong bộ nhớ Ta chỉ có thể dùng ngõ vào thực để kết nối với các tiếp điểm bên ngoài.

Hình 2.3: Mạch ngỏ vào của PLC

- Ngõ ra:

Ngỏ ra PLC có nhiệm vụ nhận và chuyển đổi mức logic 0 hoặc 1 từ vi xử lý thành tín hiệu điều khiển ra ngoài PLC sử dụng hai giải pháp để xuất tín hiệu đó là dùng Relay, transistor hoặc triac.

Ngõ ra relay là dạng linh hoạt nhất cho việc sử dụng thiết bị chúng có khả năng đáp ứng cho cả tải AC và DC nhưng khả năng đáp ứng chậm.(10ms) kích thước lớn, chi phí cao và gây nhiễu Ngõ ra transitor chỉ sử dụng cho tải DC Ngõ ra triac chỉ sử dụng cho tải AC

Hinh 2.5 Card ngõ ra 24 VDC rút dòng (sinking)

Hình2.6 Card ngõ ra 24VDC cấp dòng (sourcing)

Hình 2.7 Card ngõ ra relay

2.1.3 Relay

Mặc dù relay ít được sử dụng trong điều khiển logic nhưng chúng vẫn hiệu quả trong đóng mở các tải công suất lớn một số thuật ngữ quan trọng cần quan tâm trong điều khiển relay:

- Contactor: là loại relay đặc biệt dùng đóng ngắt các tải có dòng rất lớn

- Motor starter: sử dụng contactor mắc nối tiếp với relay chịu quá tải để cắt dòng quá lớn đi qua máy.

- AC coil: khi cuộn dây relay được điều khiển bằng nguồn AC thì tiếp điểm của nó sẽ đóng mở dao động với cùng tần số của nguồn AC.

2.2 HOẠT ĐỘNG CỦA PLC :2.2.1 Hoạt động tuần tự

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp, mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét Mỗi vòng quét bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các ngõ vào (contact, sensor, relay ) vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc

tại lệnh cuối cùng Sau đó là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các ngõ ra.

Ñ o ïc d ö õ lie äu tö ø n g o a øi v a øoR e a d in p u t1

T h ö ïc h ie än c h ö ô n g trìn hP ro g ra m e x c u tio n2

3 T ru y e àn th o ân g v a ø tö ï k ie åm tra lo åi4 C h u y e ån d ö õ lie äu tö ø b o ä n h ô ù a ûo ñ ie àu k h ie ån th ie át b ò n g o a ïi v i

Hình 2.8 Một vòng quét của PLC - Đọc giá trị đầu vào số:

Mỗi chu kì quét bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của các đầu vào số và sau đó ghi trạng thái đó tới vùng nhớ đệm đầu vào (I).

CPU không truy cập các tín hiệu đầu vào tương tự như là một phần của chu kì vòng quét thông thường trừ khi các bộ lọc số của các đầu vào tương tự được kích hoạt.

- Xử lí các yêu cầu truyền thông và kiểm tra lỗi của CPU:

Trong giai đoạn này CPU xử lí tất cả các thông báo được nhận từ cổng truyền thông Bên cạnh đó CPU kiểm tra chương trình cơ sở và bộ nhớ chương trình (chỉ trong chế độ RUN).

Đọc tín hiệu từ các đầu

Thực hiện chương Xử lý truyền thông,

kiểm tra lỗi

Đưa tín hiệu tới các đầu

Ở cuối mỗi chu kì vòng quét, CPU thực hiện ghi các giá trị được lưu trong vùng nhớ đệm đầu ra (Q) tới các đầu ra số Các giá trị của các đầu ra tương tự được đưa ra trực tiếp, không nằm trong giai đoạn này của vòng quét Khi chế độ hoạt động của CPU được thay đổi từ RUN sang STOP, các đầu ra số tự động mất đi Giá trị của các đầu ra tương tự được giữ ở giá trị của lần gửi ra cuối cùng.

Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, PLC sẽ không trực tiếp làm việc với cổng vào/ra mà thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng tham số Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với thiết bị ngoại vi trong giai đọan 1 và 4 là do CPU quản lý.

Thường việc thực hiện một vòng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn, một vòng quét đơn có thời gian thực hiện từ 1ms tới 100ms Việc thực hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ dài của chương trình và cả mức độ giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi Vi xử lý có thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào, chỉ khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét thì vi xử lý coi như không có tín hiệu này Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống chấp hành là các hệ thống cơ khí nên tốc độ quét như trên có thể đáp ứng được các chức năng của dây chuyền sản xuất.

Các đèn này thường dùng cho việc sửa lỗi.

Ngoài ra phần cứng PLC có các nút nhấn, phổ biến nhất là nút chạy chương trình PLC không cần các công tắc on/off, hoặc reset Chúng thường được thiết kế bên trong hệ thống.

2.2.3 Bộ nhớ

Các loại bộ nhớ phổ biến hiện nay bao gồm: RAM, ROM, EPROM, EEPROM (tương tự như phần nhớ trong kỹ thuật số) Tất cả PLC đều sử dụng RAM cho CPU và ROM để lưu hệ điều hành cho PLC, khi bật nguồn nội dung của Ram sẽ được giữ lại PLC có nguồn pin nên dữ liệu sẽ ko bị mất khi mất điện ngày nay người ta sử dụng bộ nhớ EPROM làm bộ nhớ cho PLC, bộ nhớ này được lập trình bên ngoài sau đó đặt vào PLC Khi PLC hoạt động chương trình này được nạp vào PLC và thực hiện.

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PLC S7-2003.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG

3.1.1 Giới thiệu

S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hãng Siemens (Đức), có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng Các module này đươc sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau

Hình dạng bên ngoài của PLC S7-200 được mô tả như hình 3.1.

Hình 3.1 Bộ điều khiển lập trình S7-200

Đặc điểm và thông số của các loại PLC S7-200 khác nhau được giới thiệu trong bảng sau:

Tốc độ thực thi lệnh 0.37µs 0.37µs 0.37µs 0.37µs

Bảng 3.1 Thông số các loại PLC S7 – 200

3.1.2 Các đèn báo

- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF (System Falu báo hiệu hệ thống bị hỏng.

- RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy.

- STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng chương trình và đang thực hiện lại

3.1.3 Đầu vào

- Kiểu đầu vào IEC 1131-2.

- Tầm điện áp mức logic 1: 15-30 VDC, dòng nhỏ nhất 4 mA; 35VDC ở thời gian tức thời 500ms.

- Trạng thái mức logic 1 chuẩn: 24 VDC, 7mA.- Trạng thái mức logic 0: Tối đa 5 VDC, 1mA.

- Đáp ứng thời gian lớn nhất ở các chân I0.0 đến I1.5: có thể chỉnh từ 0,2 đến 8,7 ms mặc định 0,2 ms.

- Sự cách ly về quang 500VAC.

3.1.4 Đầu ra

- Kiểu đầu ra: Relay hoặc Transistor.- Tầm điện áp: 24.4 đến 28.8 VDC.- Dòng tải tối đa: 2A/ điểm; 8A/common.- Quá dòng: 7A với contact đóng.

- Điện trở cách ly: nhỏ nhất 100 MΩ.- Thời gian chuyển mạch: tối đa 10 ms.

- Thời gian sử dụng: 10.000.000 với công tắc cơ khí; 100.000 với tốc độ tải.- Điện trở công tắc: tối đa 200 mΩ.

- Chế độ bảo vệ ngắn mạch: không có.

3.1.5 Nguồn cung cấp

- Điện áp cấp nguồn: 20.4 đến 24.8 VDC- Dòng vào max load: 900mA tại 24 VDC- Cách ly điện ngõ vào: Không có

- Thời gian duy trì khi mất nguồn: 10ms ở 24 VDC- Cầu chì bên trong: 2A, 250V

 Nguồn cấp cho sensor:

- Tầm điện áp ra: 15.4 đến 28.8 VDC- Dòng ra tối đa: 280mA

- Độ gợn sóng: Giống như nguồn cấp vào- Cách ly: không có

 Chế độ làm việc:

PLC có 3 chế độ làm việc:

- RUN : cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP.

- STOP : Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP.

- TERM : Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC ở chế độ RUN hoặc STOP.

3.1.6 Cổng truyền thông

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI (Point to Point Interface) là 9600 bauds Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 ÷38.400 bauds.

Hình 3.2 Sơ đồ chân của cổng truyền thông

Để ghép S7-200 với các máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển dổi RS232/RS485, theo hình vẽ

ChânChức năng

Hình 3.3: Ghép nối S7-200 với máy tính qua cổng RS232

3.1.7 Mở rộng cổng vào ra

Có thể mở rộng ngõ vào/ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào PLC các module mở rộng về phía bên phải của CPU CPU 224 có thể ghép nhiều nhất 7 module theo bảng 2.1

Bảng 3.3 Định địa chỉ cho các module mở rộng

Các module mở rộng Digital hay Analog đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương ứng với số đầu vào/ ra của các module Các module 5 và 6 dùng để kết nối mạng Profibus và AS-Interface.

3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG3.2.1 Đơn vị xử lý trung tâm

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được lưu giữ trong bộ nhớ.

3.2.2 Hệ thống bus

Hệ thống Bus là tuyến dùng truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song

- Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau

- Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu

- Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.

Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế.

Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1÷8 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.

- Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc

Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh, tuỳ theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EEPROM đều được sử dụng.

- RAM (Random Access Memory) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xoá bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ năng lượng thấp và tuổi thọ lớn.

- EEPROM (Electrically Eraseable Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EEPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng EEPROM gắn bên trong PLC Ngoài ra PLC còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM.

3.2.4 Các ngõ vào ra I/O

Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module vào (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của PLC).

Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC.

Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản.

Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

Hình 3.5 Hoạt động I/O của PLC

Hình 3.6 PLC ghép nối với thiết bị ngoại vi.

3.3 CẤU TRÚC BỘ NHỚ3.3.1 Phân chia bộ nhớ

Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc, ghi được trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy nhập để đọc Hình vẽ 2.5 mô tả bộ nhớ trong và

- Vùng chương trình: miền bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương trình

- Vùng tham số: miền lưu trữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm,… cũng giống như vùng chương trình.

- Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, bộ đệm truyền thông…

- Vùng đối tượng: Timer, Bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng.

- Hai vùng nhớ: dữ liệu và vùng nhớ đối tượng có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương trình.

EMBED Package

Hình 3.7 Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200

3.3.2 Vùng dữ liệu

Vùng dữ liệu là một miền nhớ động Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn, hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, hàm truyền thông, lập bảng, hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ,…

Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu bảng thường chỉ được sử dụng theo những mục đích nhất định.

Vùng dữ liệu lại được chia thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng Trong S7_200 có các vùng nhớ sau:

I: Input, các ngõ vào số Q: Output, các ngõ ra số

M: Internal Memory, vùng nhớ nội V: Variable Memory, vùng nhớ biến AIW: Analog Input, ngõ vào analog AQW: Analog Output, ngõ ra analog

Chương trìnhChương trình

Tham sốDữ liệuVùng đối tượng

Tham sốDữ liệu

Chương trìnhTham số

Dữ liệu

T: Timer C: Counter

AC: con trỏ địa chỉ

Giới hạn vùng nhớ trong S7_200:

(V1.22)0 – 8191

(V2.00)0 –10239(XP)

0 – 5119 (V1.23)0 – 10239

3.3.3 Vùng đối tượng:

Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay Timer Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của Timer, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi Accumulator(AC) Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng đối tượng đó.

Vùngdữ liệu

V0.0÷V5119.7

Bộ đếm tốc độ

Bảng 3.4 Phân chia vùng nhớ và toán hạng PLC S7-200

3.3.4 Phương thức truy cập bộ nhớ:

- Truy cập theo bit: tên miền(+) địa chỉ byte (+) • (+) chỉ số bit - Truy cập theo byte: tên miền (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền.- Truy cập theo từ: tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền.- Truy cập theo từ kép: tên miền (+) D (+) địa chỉ byte cao của từ trong

miền.

Bảng 3.5 Toán hạng cho phép của PLC S7-200

Acces

Bit access(byte.bit)

Byte access

6T0÷T255C0÷C255

3.4 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH PLC S7 – 200

Quan hệ giữa chương trình và các ngõ vào raHoạt động cơ bản của PLC bao gồm các bước:- CPU đọc trạng thái ngõ vào

- Thực hiện chương trình logic chứa trong bộ nhớ.- CPU xuất dữ liệu đến ngõ ra

Chương trình của PLC bao gồm một dãy các tập lệnh PLC S7 – 200 thực hiện chương trình bắt đầu từ tập lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng quét.

Hình 3.8 Quan hệ giữa chương trình PLC và các ngõ vào/ra

Chương trình của PLC bao gồm một dãy các tập lệnh PLC S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét.

Cách lập trình cho PLC S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List, viết tắt là STL)

Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự động tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng Tuy nhiên không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD.

Đối với thiết bị điều khiển lập trình PLC S7 - 200, ta không thể lập trình trực tiếp ngay trên nó được mà phải lập trình gián tiếp bằng cách sử dụng phần mềm STEP 7 – Micro/WIN Phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx hoặc các máy tính cá nhân Công việc lập trình là ta sử dụng máy tính để tiến hành lắp ghép các lệnh cơ bản lại với nhau nhằm thỏa mãn những yêu cầu đề ra của quy trình công nghệ rồi sau đó mới chuyển vào PLC để điều khiển Các lệnh này thường ở 2 dạng LAD và STL.

Phương pháp LAD:

LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:

- Tiếp điểm: là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le.Tiếp điểm thường mở

Tiếp điểm thương đóng

- Cuộn dây (coil): () là biểu tượng mô tả rơle, được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le.

- Hộp (Box): là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải mắc đúng chiều dòng điện.

- Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là dây pha, đường nguồn bên phải là dây trung tính và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường không được thể hiện khi dùng chương trình