Hình 3.1 Cấu hình của một trạm PLC S7-300.
Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng vào thực tế phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình. Chúng được sử dụng theo kiểu các modul, số lượng modul nhiều hay ít tuỳ vào yêu cầu thực tế, xong tối thiểu bao giờ cũng có một modul chính là CPU, các modul còn lại nhận truyền tín hiệu với các đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, van thuỷ khí ... Chúng gọi chung là modul mở rộng. Cấu hình của một trạm PLC S7-300 như hình 3.1.
3.1.2.1. Modul CPU
Modul CPU là loại modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485) và có thể còn có một vài cổng vào ra số. Các cổng vào ra số có trên modul CPU được gọi là cổng vào ra Onboard.
PLC S7_300 có nhiều loại modul CPU khác nhau. Chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như modul CPU312, modul CPU314, modul CPU315.
Những modul cùng sử dụng 1 loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ IFM (Intergrated Function Module). Ví dụ như modul CPU312 IFM, modul CPU314 IFM.
CPU 312 IFM CPU 314C-2PTP CPU 314 CPU 314C-2DP
Hình 3.2: Một số CPU của PLC S7-300.
Ngoài ra còn có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Các loại modul này phân biệt với các loại modul khác bằng cụm từ DP (DistributedPort) như là modul CPU314C-2DP.
3.1.2.2. Modul mở rộng
Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu modul. Các modul này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu trúc modul rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống. Số các modul được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải có một modul chính là modul CPU, các modul còn lại là những modul truyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài như động cơ, các đèn báo, các rơle, các van từ. Chúng được gọi chung là các modul mở rộng.
Các modul mở rộng chia thành 5 loại chính:
a) Module nguồn nuôi (PS - Power supply)
b) Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Signal module)
- DI (Digital input): Modul mở rộng các cổng vào số. Số các cổng vào số mở rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại modul.
thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại modul.
- DI/DO (Digital input/Digital output): Modul mở rộng các cổng vào/ra số... Số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ từng loại modul. - AI (Analog input): Modul mở rộng các cổng vào tương tự. Số các cổng vào
tương tự có thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại modul.
- AO (Analog output): Modul mở rộng các cổng ra tương tự. Số các cổng ra tương tự có thể là 2, 4 tuỳ từng loại modul.
- AI/AO (Analog input/Analog output): Modul mở rộng các cổng vào/ra tương tự. Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳ từng loại modul. Các CPU của S7_300 chỉ xử lý được các tín hiệu số, vì vậy các tín hiệu analog
đều phải được chuyển đổi thành tín hiệu số. Cũng như các modul số, người sử dụng cũng có thể thiết lập các thông số cho các modul analog.
c) Modul ghép nối (IM - Interface modul)
Modul ghép nối nối các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi 1 modul CPU. Thông thường các modul mở rộng được gắn liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack. Trên mỗi rack có nhiều nhất là 8 modul mở rộng (không kể modul CPU, modul nguồn nuôi). Một modul CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack và các rack này phải được nối với nhau bằng modul IM. Các modul ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều cấu hình,
S7-300 cung cấp 3 loại modul ghép nối sau:
- IM 360: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU.
- IM 361: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm ba tầng, với một tầng chứa 8 modul với khoảng cách tối đa là 10 m đòi hỏi cung cấp một nguồn 24 VDC cho mỗi tầng. - IM 365: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul trên đó
với khoảng cách tối đa là 1m lấy nguồn từ CPU.
d) Modul chức năng (FM - Function modul)Modul có chức năng điều khiển riêng. Ví dụ như modul PID, modul điều khiển động cơ
bước. e)Module truyền thông (CP - Communication modul)
Modul phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.
aModul nguồn (PS) b) Modul vào số (DI) c) Modul ra analog (AO) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Modul ra số (DO) d) Modul chức năng (FM) e) Modul truyền thông (CP) Hình 3.3. Các loại modul mở rộng của S7-300.
Các Tín hiệu kết nối với PLC:
a/Tín hiệu số : Là các tín hiệu thuộc dạng hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ
có 2 trị 0 hoặc 1.
Mức 0 : tương ứng với 0V hoặc hở mạch. Mức 1 : Tương ứng với 24V. Vd: Các tín hiệu từ nút nhấn ,từ các công tắc hành trình đều là những tín hiệu số.
b/ Tín hiệu tương tự : Là tín hiệu liên tục, từ 0-10V hay từ 4-20mA.... Vd: Tín hiệu đọc từ Loadcell,từ cảm biến lưu lượng.
c/ Tín hiệu khác : Bao gồm các tín hiệu giaotiếp với máy tính ,với các thiết bị ngoại vi khác bằng các giao thức khác nhau như giao thức RS232, RS485, Modbus..
Kiểu dữ liệu:
a/Kiểu Bool: True hoặc False ( 0 hoặc 1) VD: M0.0. b/Kiểu Byte : gồm 8 Bit.
c/Kiểu Word. d/Kiểu
Dword. e/Kiểu Int. f/Kiểu Real
Hình 3.4 Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC.