2.3.2.1 Truy cập dữ liệu trực tiếp :
a. Truy cập theo bit :
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
c. Truy cập theo Word ( từ ):
d. Truy cập theo Double Word ( từ kộp ):
2.3.2.2. Phõn chia vựng nhớ trong S7-200 : a. Vựng đệm ảo đầu vào ( I ; I0.0- I15.7 ): a. Vựng đệm ảo đầu vào ( I ; I0.0- I15.7 ):
CPU sẽ truy cập cỏc đầu vào vật lý tại đầu mỗi chu kỳ quột và
ghi dữ liệu vào bộ đệm ảo.
Định dạng truy cập :
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Cuối mỗi chu kỳ quột, CPU S7-200 sẽ truy cập dữ liệu từ bộ
đệm ảo xuất ra cỏc đầu ra vật lý.
Định dạng truy cập :
c. Vựng nhớ biến ( V ; VB0-VB5119):
Vựng nhớ này thƣờng để lƣu cỏc kết quả trung gian của chƣơng
trỡnh.
Định dạng truy cập :
d. Vựng nhớ bớt ( M ; M0.0-M31.7 ):
Vựng nhớ này thƣờng để lƣu cỏc kết quả trung gian của một thao tỏc
hoặc cỏc thụng tin điều khiển khỏc.
Định dạng truy cập :
e. Vựng nhớ bộ đếm tốc độ cao ( HC ; HC0-HC5)
Bộ đếm tốc độ cao hoạt động đọc lập với chu kỳ quột của PLC.
Current value là một giỏ trị đếm 32 bit cú dấu, là giỏ trị chỉ đọc và đƣợc gỏn địa chỉ dƣới dạng Double Word.
Định dạng truy cập :
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Vựng nhớ này dựng cho cỏc bộ thời gian của S7-200. Đối với một bộ
Timer cú hai hỡnh thức truy cập vựng nhớ, truy cập theo Timer bit hoặc Current Value.
Định dạng truy cập :
Tựy theo lệnh sử dụng trong chƣơng trỡnh mà cho phộp ta truy cập
theo Timer bit hay Current value.
g. Vựng nhớ bộ đếm ( C ; C0-C255 ):
Vựng nhớ này dựng cho cỏc bộ đếm của S7-200. Đối với một bộ
Counter cú hai hỡnh thức truy cập vựng nhớ, truy cập theo Counter bit hoặc Current Value.
Định dạng truy cập :
Hỡnh 2.3 . Định dạng truy cập vựng nhớ bộ đếm ( C ; C0-C255 )
Tựy theo lệnh sử dụng trong chƣơng trỡnh mà cho phộp ta truy cập
theo Counter bit hay Current Value.
h. Vựng nhớ thanh ghi tổng ( AC ; AC0-AC3 ):
Thanh ghi tổng thƣờng đƣợc dựng để truyền tham số vào và ra cho
cỏc thủ tục, lƣu trữ cỏc kết quả trung gian của một phộp tớnh.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hỡnh 2.4 . Định dạng truy cập vựng nhớ thanh ghi tổng ( AC ; AC0-
AC3 ):
m. Vựng nhớ đặc biệt ( SM ) :
Vựng nhớ này cung cấp cỏc bit truyền thụng giữa CPU và chƣơng
trỡnh. Cỏc bit này đƣợc dựng để lựa chọn và điều khiển một số chức năng đặc biệt của CPU S7-200.
Định dạng truy cập :
n. Vựng nhớ trạng thỏi điều khiển tuần tự ( S ) :
Vựng nhớ này đƣợc dựng khi cần lập chƣơng trỡnh theo logic điều
khiển tuần tự.
Định dạng truy cập :
k. Vựng nhớ đầu vào tƣơng tự ( AL ):
S7-200 chuyển một giỏ trị tƣơng tự thành một giỏ trị số cú độ lớn 16
bit. Do độ lớn dữ liệu truy cập là một từ, mặt khỏc khi truy cập đầu vào tƣơng tự sử dụng định dạng theo từ, do vậy địa chỉ byte cao luụn
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
là số chẳn. Vớ dụ ALW0,ALW2, ALW4. Giỏ trị đầu vào analog dƣới dạng chỉ đọc.
Định dạng truy cập :
l. Vựng nhớ đầu ra tƣơng tự ( AQ ):
S7-200 chuyển một giỏ trị số cú độ lớn 16 bớt thành một giỏ trị tƣơng
tự dƣới dạng dũng điện hoặc điện ỏp tỷ lệ với giỏ trị số đú. Do độ lớn dữ liệu chuyển đổi là một từ, nờn địa chỉ byte cao luụn là số chẵn. Vớ dụ AQW0, AQW2,
AQW4. Giỏ trị đầu ra analog dƣới dạng chỉ ghi.
Định dạng truy cập:
2.3.2.3 Truy cập dữ liệu giỏn tiếp thụng qua con trỏ:
a. Con trỏ ( Pointer ) : là một ụ nhớ cú kớch thƣớc một từ kộp ( double word ) chứa địa chỉ của một ụ nhớ khỏc. Khi ta truy cập vào ụ nhớ của con trỏ cú nghĩa ta đang đọc địa chỉ của ụ nhớ mong muốn.
Cú 3 vựng nhớ trong S7-200 cho phộp dựng làm con trỏ : V, L, AC1,
AC2, AC3.
S7-200 cho phộp dựng con trỏ để truy cập cỏc địa chỉ nhớ sau: I, Q,
V, M, S, T (current value ) , C ( current value ).
S7-200 khụng cho phộp dựng con trỏ để truy cập cỏc địa chỉ nhớ AL,
AQ, HC, SM, L và địa chỉ dƣới dạng bit.
Khi sử dụng cỏch truy cập dữ liệu thụng qua con trỏ, trong S7-200 sử
dụng 2 ký tự & và *.
+ Ký tự &: Dựng để khởi tạo con trỏ. - Vớ dụ : MOVD & VB200, AC1.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Thanh ghi AC1 trở thành con trỏ.
+ Ký tự * : Dựng để truy cập nội dung ụ nhớ cú địa chỉ chứa trong con trỏ. - Vớ dụ : MOVB *AC1, VB200.
- Chuyển nội dung ụ nhớ cú địa chỉ lƣu trong con trỏ AC1 vào ụ nhớ cú địa chỉ VB200.
Vớ dụ :
2.4. So sỏnh PLC với cỏc thiết bị điều khiển thụng thƣờng khỏc
Hiện nay, cỏc hệ thống điều khiển bằng PLC đang dần dần thay thế cho cỏc hệ thống điều khiển bằng Relay, Contactor thụng thƣờng. Ta hóy thử so sỏnh ƣu khuyết điểm của hai hệ thống trờn:
Hệ thống điều khiển thụng thƣờng:
- Thụ kệch do cú quỏ nhiều dõy dẫn và relay trờn bảng điều khiển. - Tốn khỏ nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt.
- Tốc độ hoạt động chậm. - Cụng suất tiờu thụ lớn.
- Mỗi lần muốn thay đổi chƣơng trỡnh thỡ phải lắp đặt lại toàn bộ, tốn nhiều thời gian.
- Khú bảo quản và sửa đổi.
Hệ thống điều khiển bằng PLC:
- Những dõy kết nối trong hệ thống giảm đƣợc 80% nờn nhỏ gọn hơn. - Cụng suất tiờu thụ ớt hơn.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Sự thay đổi cỏc ngừ vào, ra và điều khiển hệ thống trở nờn dễ dàng hơn nhờ phần mềm điều khiển bằng mỏy tớnh.
- Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn. - Bảo trỡ và bảo quản dễ dàng hơn.
- Độ bền và độ tin cậy vận hành cao.
- Giỏ thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng. - Cú thiết bị chống nhiễu.
- Ngụn ngữ lập trỡnh dễ hiểu.
- Dễ lập trỡnh và cú thể lập trỡnh trờn mỏy tớnh, thớch hợp cho việc thực hiện cỏc lệnh tuần tự của nú.
- Cỏc mụ đun rời cho phộp thay thế hoặc thờm vào khi cần thiết.
Do những lý do trờn PLC thể hiện rừ ƣu điểm của nú so với thiết bị điều khiển thụng thƣờng khỏc. PLC cũn cú khả năng thờm vào hay thay đổi cỏc lệnh tựy theo yờu cầu của cụng nghệ. Khi đú ta chỉ cần thay đổi chƣơng trỡnh của nú, điều này núi lờn tớnh năng điều khiển khỏ linh động của PLC. Ta cú thể so sỏnh PLC với cỏc hệ thống khỏc qua bảng túm tắt sau:
Bảng 2.3
Chỉ tiờu so sỏnh Rơ-le Mạch số Mỏy tớnh PLC
Giỏ thành từng chức năng Khỏ thấp Thấp Cao Thấp Kớch thƣớc vật lý Lớn Rất gọn Khỏ gọn Rất gọn Tốc độ điều khiển
Chậm Rất nhanh Khỏ nhanh Nhanh
Khả năng chống nhiễu
Xuất sắc Tốt Khỏ tốt Tốt
Lặp đặt Mất thời gian thiết
kế và lắp đặt Mất thời gian thiết kế Mất nhiều thời gian lập trỡnh Lập trỡnh và lắp đặt đơn giản Khả năng điều
khiển tỏc vụ
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
phức tạp
Dễ thay đổi điều khiển
Rất khú Khú Khỏ đơn giản Rất đơn
giản Cụng tỏc bảo trỡ Kộm; cú quỏ nhiều cụng tắc Kộm; nếu IC đƣợc hàn Kộm; cú rất nhiều mạch điện tử chuyờn dựng Tốt-cỏc mụ-đun đƣợc tiờu chuẩn hoỏ Theo bảng so sỏnh, PLC cú những đặc điểm về phần cứng và phần mềm làm cho nú trở thành bộ điều khiển cụng nghiệp đƣợc sử dụng rộng rói
2.5. Cài đặt và sử dụng phần mềm STEP 7 – Micro/win 32 + Những yờu cầu đối với mỏy tớnh PC” + Những yờu cầu đối với mỏy tớnh PC”
Mỏy tớnh cỏ nhõn PC, muốn cài đặt đƣợc phần mềm STEP 7-Micro/Win phải thoả món những yờu cầu sau đõy:
- 640 Kbyte RAM (ớt nhất phải cú 500 Kbyte bộ nhớ cũn trống). - Màn hỡnh 24 dũng , 80 cột ở chế độ văn bản.
- Cũn khoảng 2 Mbyte trống trong ổ đĩa cứng. - Cú hệ điều hành MS-DOS ver. 5.0 hoặc cao hơn.
- Bộ chuyển đổi RS232-RS485 phục vụ ghộp nối truyền htụng trực tiếp giữa mỏy tớnh và PLC. (truyền thụng online)
Truyền thụng giữa STEP 7-Micro/Win với S7-200 CPU qua cổng truyền thụng ở phớa đỏy của PLC. Sử dụng cỏp cú bộ chuyển đổi RS232- RS485, đƣợc gọi là cỏp PC/PPI, để nối mỏy tớnh với PLC tạo thành mạch truyền thụng trực tiếp.
Cắm 1 đầu của cỏp PC/PPI với cổng truyền thụng 9 chõn của PLC, cũn đầu kia với cổng truyền thụng nối tiếp RS-232C của mỏy PC. Nếu mỏy PC cú cổng truyền thụng nối tiếp RS232 với 25 chõn, thỡ phải ghộp nối qua bộ chuyển đổi 25 chõn/9 chõn để cú thể ghộp nối với cỏp truyền thụng PC/PPI.
+ Cài đặt phần mềm lập trỡnh STEP 7-Micro/Win 32.
Sau khi kiểm tra bộ nhớ, ổ đĩa cứng hoàn toàn cú đủ khả năng để cài phần mềm STEP 7-Micro/Win vào ổ cứng, thỡ lần lƣợt tiến hành cỏc bƣớc:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
2/ Kớch chuột vào nỳt “ Start “ để mở menu Window.
3/ Kớch chuột vào mục Run của menu.
4/ Nếu cài đặt từ:
Disk A: Trong hộp thoại Run, gừ a:\setup và kớch OK hoặc ENTER.
CD: Trong hộp thoại Run, gừ e:\setup và kớch OK hoặc ENTER.
5/ Sau đú sẽ nhận đƣợc dần dần từng bƣớc cỏc chỉ dẫn thao tỏc tiếp theo trờn màn hỡnh và hoàn thành cụng việc cài đặt.
6/ Khi kết thỳc việc cài đặt, hộp thoại setup PG/PC Interface tự động
xuất hiện. Kớch “Cancel” để trở về cửa sổ chớnh của STEP 7-Micro/Win 32.
Sau khi đó cài đặt xong cú thể bắt đầu soạn thảo chƣơng trỡnh nhờ phần mềm STEP 7-Micro/Win 32 bằng cỏch nhấp đỳp chuột vào biểu tƣợng STEP 7-Micro/Win 32 trờn màn hỡnh.
Nhƣ vậy PLC S7-200 cú nhiều ƣu điểm và phự hợp với đề tài tỏc giả đó chọn. Vỡ vậy tỏc giả chọn lựa phần mềm này.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
CHƢƠNG 3
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO ĐƢỜNG NGANG TỰ ĐỘNG (ĐNTĐ) DÙNG PLC TẠI CHỖ ĐƢỜNG BỘ GIAO
CẮT VỚI ĐƢỜNG SẮT
3.1. Hệ thống tớn hiệu cảnh bỏo ĐNTĐ dựng PLC điều khiển .
Giả thiết tại chỗ đƣờng bộ giao cắt với đƣờng sắt đƣợc trang bị hệ thống cảnh bỏo ĐNTĐ dựng PLC đƣợc minh họa nhƣ trờn hỡnh 3.1.
Nguyờn lý làm việc của hệ thống cảnh bỏo tự động dựng PLC theo hƣớng tàu chạy từ trục A đến B đƣợc trỡnh bày nhƣ sau:
1.Trạng thỏi làm việc bỡnh thƣờng
Khi tàu vào khu vực đƣờng ngang, đến vị trớ đặt sensor A1, kớch hoạt đốn vàng cảnh bỏo tàu bắt đầu đi vào khu vực đƣờng ngang. Lỳc này đốn vàng nhấp nhỏy. Khi tàu đến khu vực đặt sensor thứ hai ( sensor A2 ) thỡ kớch hoạt đốn tớn hiệu đỏ sỏng nhấp nhỏy và kớch hoạt tớn hiệu đúng rào chắn tự động. Khi kớch hoạt tớn hiệu đúng rào chắn, tạo thời gian trễ trong 10s. Khi sensor bỏo rào chắn đúng hết thỡ reset tớn hiệu đúng rào chắn. Khi tàu chạy qua hết đƣờng ngang, tức là khu vực đặt sensor B3, thỡ kớch hoạt mở rào chắn và tăt đốn tớn hiệu đỏ. Khi cú tớn hiệu sensor bỏo mở hết rào chắn thỡ reset tớn hiệu mở rào chắn. Khi tàu qua hết vị trớ sensor B3, tức là khụng cú sensor nào bỏo tàu trong khu vực đƣờng ngang thỡ đốn xanh đƣợc kớch hoạt.
2.Trạng thỏi làm việc gặp sự cố
Trong trƣờng hợp sensor đầu tiờn A1 bị hỏng, tàu đi qua nhƣng khụng cú tớn hiệu gửi về kớch hoạt hệ thống cảnh bỏo đƣờng ngang thỡ khi tàu đến vị trớ đặt sensor thứ hai (sensor A2) sẽ ngay lập tức đƣợc kớch hoạt trục A khẩn cấp. Tức là kớch hoạt đốn tớn hiệu đỏ và kớch hoạt tớn hiệu đúng rào chắn tự động. Khi kớch hoạt tớn hiệu đúng rào chắn tạo thời gian trễ trong 10s. Sau 10s, vỡ lý do nào đú khụng cú tớn hiệu đúng hết rào chắn, đốn vàng cảnh bỏo cho tài xế lỏi tàu sẽ sỏng nhấp nhỏy. Khi sensor bỏo rào chắn đúng hết thỡ reset tớn hiệu đúng rào chắn, đốn vàng cảnh bỏo cho tài xế lỏi tàu sẽ tắt. Khi tàu đi qua hết đƣờng ngang, reset đốn tớn hiệu đỏ và kớch hoạt mở
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
rào chắn. Khi cú tớn hiệu sensor bỏo mở hết rào chắn, reset tớn hiệu mở rào chắn. Khi tàu qua hết vị trớ sensor B3, tức là khụng cú sensor nào bỏo tàu trong khu vực đƣờng ngang thỡ đốn xanh đƣợc kớch hoạt.
Tƣơng tự khi tàu chạy theo hƣớng từ trục B đến trục A, ta chỉ thay đổi tờn cỏc sensor đƣợc bố trớ nhƣ hỡnh vẽ 3.1 .
Mạch điện nguyờn lý của hệ thống tớn hiệu cảnh bỏo ĐNTĐ đƣợc thể hiện trờn hỡnh 3. 2. Trờn sơ đồ này A1, A2, A3, B1, B2, B3 là cỏc sensor; bộ giao tiếp vào ra 1 và 2 (hỡnh 3. 3) nhận tớn hiệu từ cỏc sensor và cho ra tớn hiệu số ( từ trờn 5VDC đến 24 VDC) để cấp đến cỏc đầu vào của PLC, PLC tỏc động và cho ra tớn hiệu số tại cỏc đầu ra theo chƣơng trỡnh đƣợc lập trỡnh, cỏc tớn hiệu đầu ra tỏc động 1 chiều (nhờ cỏc diot đấu sau PLC) đến cỏc thiết bị cảnh bỏo (đốn, loa, chuụng) và hệ thống rào chắn. Để tăng độ tin cậy cho hệ thống, cỏc thiết nhƣ bộ giao tiếp vào ra, PLC đều đƣợc dựng 2 bộ đấu làm việc song song. Cột đốn bỏo hiệu đƣờng bộ cú kết cấu đƣợc mụ tả trờn hỡnh 3.4. Cỏc đốn cảnh bỏo đều dựng đốn LED, mỗi đốn dựng 198 đốn LED nhỏ cú độ phỏt xạ cao gồm cú 9 mạch mắc song song, mỗi mạch gồm 9 đốn mắc nối tiếp nhau (hỡnh 3. 5). Việc lắp đặt cỏc sensor trờn đƣờng tàu đƣợc thể hiện trờn hỡnh 3.6.
Các trạng thái họat động của bộ điều khiển PLC: Trạng thái bình th-ờng:
Cứ mỗi lần trục bánh tàu đi qua bộ cảm biến là một lần PLC nhận đ-ợc tín hiệu. Căn cứ vào ch-ơng trình phần mềm đã cài đặt sẵn cho đ-ờng ngang mà bộ PLC nhận biết các tín hiệu đầu vào và tự động xử lý tín hiệu đầu ra nhằm thực hiện việc cấp điện cho hệ thống thiết bị tín hiệu chấp hành hoạt động, đảm bảo cho đốn vàng, đèn đỏ và chuông điện trên cột báo hiệu đ-ờng bộ hoạt động khi tàu đến, đóng đ-ờng ngang. Khi đuôi tàu qua khỏi đ-ờng ngang đ-a thiết bị về trạng thái bình th-ờng (mở đ-ờng ngang ).
Một số tr-ờng hợp khác:
Tr-ờng hợp tàu vào đến khu vực đặt sensor thứ nhất mà khụng bỏo đốn vàng nhấp nhỏy thỡ khi tàu chạy đến khu vực đặt sensor thứ hai sẽ kớch hoạt
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn/
đốn tớn hiệu đỏ và kớch hoạt tớn hiệu đúng rào chắn tự động. Khi tàu chạy
qua đ-ờng bộ PLC điều khiển đ-a thiết bị về trạng thái bình th-ờng.