Bộ điều khiển lập trình S7-200 của Siemens thích hợp cho các ứng dụng điều khiển từ đơn giản đến phức tạp. Có tích hợp thời gian thực. Có thể mở rộng vào / ra số, vào / ra tương tự. Dễ dàng kết nối tới các thiết bị giao diện như PC, HMI, Số lượng modul đa dạng tạo nên các cấu hình phong phú phù hợp với nhiều ứng dụng.
S7-200 là họ PLC(micro –PLCs) của hãng simens gồm nhiều loại CPU như :CPU 221 ,222 ,224,226 ..có thể điều khiển rất nhiều hệ tự động khác nhau .Với thiết kế nhỏ gọn ,khả năng mở rộng cao, giá thành thấp, tập lệnh mạnh .. .PLC là giải pháp hoàn hảo cho việc điều khiển các ứng dụng có kích thước nhỏ .PLC S7 -200 được lập trình thông qua máy tính dùng cổng 485 với phần mềm lập trình Step 7 Micro/WIN
Thiết bị đầu vào: gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển, thường là nút nhấn, cảm biến …
– Input/Output: các cổng nối phía đầu vào/ra của PLC.
– Cơ cấu chấp hành: gồm các thiết bị được điều khiển, thường là chuông, đèn, cuộn dây contactor, cuộn dây relay trung gian …
– Chương trình điều khiển (CTĐK): là chương trình định ra qui luật thay đổi tín hiệu output phía đầu ra của PLC theo sự thay đổi của tín hiệu input phía đầu vào theo như mong muốn. Các CTĐK được tạo ra bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng cầm tay (hand-held programmer hay PG = programmer) hoặc chạy phần mềm điều khiển trên máy tính PC và được nạp vào PLC thông qua cáp, nối giữa PLC và PC hoặc PG.
.1Cấu trúc chung
Một PLC S7-200 bao gồm một CPU và modul chức năng mở rộng khác :
CPU là phần quan trọng nhất của PLC nó dùng với nguồn cấp các ngõ xuất nhập tạo thành một khối thống nhất .CPU S7-200 gồm các phần chính:
• CPU chạy các chương trình và lưu dữ liệu cho việc điều khiển các quá trình tự động
• Các tín hiệu vào được lấy từ các cảm biến hoặc các switch ,các tín hiệu ra điều khiển các thiết bị vận hành trong hệ thống tự động .Các ngõ xuất nhập có thể mở rộng trên các module
• Cổng truyền thông kết nối PLC với các thiết bị khác
• Các đèn báo trạng thái các mode làm vệc của PLC (RUN –STOP), trạng thái xuất nhập hoặc các nỗi hệ thống
• Các đồng hồ thời gian thực
• Bộ nhớ chương trình EEPROM
• Pin nguồn để duy trì bộ nhớ dữ liệu trong RAM
Các phần tử chính của CPU S7-200
- Status LEDs : Các đèn báo trạng thái
- Cartridge: Hộ đồng hồ thời gian thực
- Communication Port: Cổng truyền thông
- Top terminal door : Cửa các cực nối trên
- Bottom terminal door: Cửa các cực nối dưới
- Front access door :Cửa truy xuất trước
Các module mở rộng
CPU S7-200 thường có số ngõ vào/ ra xác định .Trong trường hợp muốn tăng thêm số ngõ vào /ra ta có thể thêm các module mở rộng cho CPU
PLC với module mở rộng
.2Cấu trúc phần cứng:
Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các module sau: - Module nguồn.
- Module đầu vào. - Module đầu ra. - Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU).
- Module bộ nhớ.
- Module quản lý phối ghép vào ra a)Đơn vị xử lý trung tâm
CPU dùng để xử lý, thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp quan trọng của PLC. Mỗi PLC thường có từ một đến hai đơn vị xử lý trung tâm. CPU thường được chia làm hai loại: đơn vị xử lý “một bit” và đơn vị xử lý “từ ngữ”:
- Đơn vị xử lý “một bit”: Chỉ áp dụng cho những ứng dụng nhỏ, đơn giản, chỉ đơn thuần xử lý ON/OFF nên kết cấu đơn giản, thời gian xử lý dài.
- Đơn vị xử lý “từ ngữ”: Có khả năng xử lý nhanh các thông tin số, văn bản, phép toán, đo lường, đánh giá, kiểm tra nên cấu trúc phần cứng phức tạp hơn nhiều tuy nhiên thời gian xử lý được cải thiện nhanh hơn
b)Bộ nhớ:
Bao gồm các loại bộ nhớ RAM, ROM, EEFROM, là nơi lưu trữ các thông tin cần xử lý trong chương trình của PLC.
Bộ nhớ được thiết kế thành dạng module để cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển với các kích cỡ khác nhau. Muốn mở rộng bộ nhớ chỉ cần cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trên module CPU.
Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì dữ liệu chương trình khi mất điện c)Khối vào/ra:
Khối vào ra dùng để giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC (điện áp 5/15VDC) với mạch công suất bên ngoài (điện áp 24VDC/220VAC).
Khối ngõ vào thực hiện việc chuyển mức điện áp từ cao xuống mức tín hiệu tiêu chuẩn để đưa vào bộ xử lý.
Khối ngõ ra thực hiện việc chuyển mức tín hiệu từ tiêu chuẩn sang tín hiệu ngõ ra và cách ly quang.
d)Bộ nguồn:
Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của PLC.
e)Khối quản lý ghép nối
Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp.
.2 Cấu trúc bộ nhớ
Bộ nhớ S7-200 được chia làm 4 vùng ,có tụ duy trì khi bị mất nguồn.Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao ,có thể ghi/đọc được ,từ vùng nhớ đặc biệt SM chỉ đọc.Có thể mở rộng bộ nhớ bằng các vùng nhớ ngoài
Vùng nhớ chương trình: Là miền nhớ được dùng để lưu trữ các lệnh
được dùng trong chương trình.Vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được.
Vùng nhớ tham số: Dùng để lưu giữ các tham số như từ khóa, địa chỉ trạm… Vùng này thuộc kiểu non-volatile có thể đọc và ghi được.
Vùng dữ liệu: Dùng để cất giữ các dữ liệu của chương trình bao gồm kết quả các phép tính, các hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông…
Vùng đối tượng: Bao gồm các bộ đếm, bộ định thì, các cổng vào ra tương tự. Vùng này không thuộc kiểu non-volatile nhưng có thể đọc và ghi được. Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương trình.
Các toán hạng lập trình cơ bản I : vùng bộ nhớ đầu vào
Q: vùng bộ nhớ đầu ra
AIW: vùng nhớ tương tự đầu vào AQW: vùng nhớ tương tự đầu ra V: vùng nhớ biến M: vùng nhớ bit SM: vùng nhớ đặc biệt T: timer C: counter HC: bộ đếm tốc độ cao
Tất cả các toán hạng đều có 2 trạng thái ON(1) /OFF(0)
Các dạng lập trình
- Dạng giản đồ hình thang (LAD):
Là ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa những thành phần cơ bản trong LAD tương ứng với các thành phần trong bảng điều khiển bằng relay
- Dạng dòng lệnh (STL) :
Là chương trình được viết dưới dạng tạo hợp các câu lệnh ,mỗi câu lệnh thực hiện một công việc của PLC
Có dạng giống như các phép toán logic Các lệnh vào ra cơ bản:
Các lệnh truyền thông: