1 PLC S7300, CPU 3 42 2 Module vào tương tự
2.3.7. Giới thiệu PLC S7-
2.3.7.1. Khái quát
PLC ( Progranable Logic Control): là thiết bị ựiều khiển lập trình ựược (hay còn gọi là khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán ựiều khiển Logic thông qua ngôn ngữ lập trình. Là toàn bộ chương trình ựược lưu trong bộ nhớ, dưới dạng các khối chương trình ( OB, FC, FB...) và ựược thực hiện với chu kỳ quét.
PLC S7-300 có một bộ vi xử lý trung tâm (CPU), một hệ ựiều hành, một bộ nhớ chương trình ựể lưu chương trình cũng như dữ liệu và có các cổng vào ra ựể giao tiếp với các thiết bị bên ngoàị Bên cạnh ựó ựể phục vụ bài toán ựiều khiển số, PLC S7-300 còn phải có các khối hàm chức năng như Timer, Counter, và các hàm chức năng ựặc biệt khác.
Các tắn hiệu kết nối PLC gồm có:
- Tắn hiệu số: là tắn hiệu dạng Boolcan, có giá trị 0 hoặc 1
Vắ dụ: tắn hiệu từ nút nhấn, công tắc....
- Tắn hiệu tương tự: là tắn hiệu liên tục từ 0 ọ 10V DC hoặc từ 4 ọ 20mA Vắ dụ: Tắn hiệu tư Loadcell, Senser ựo mức...
- Các tắn hiệu khác: bao gồm các tắn hiệu giao tiếp máy tắnh, giao tiếp với các thiết bị bên ngoài bằng các chuẩn giao tiếp khác như RS232, RS485...
PLC S7-300 là một sản phẩm PLC mạnh, tốc ựộ xử lý cao, khả năng quản lý bộ nhớ tốt, kết nối với mạng công nghiệp.
S7-300 ựã có cải tiến nhiều so với S7-200.
- Dung lượng bộ nhớ lớn hơn, tốc ựộ truy nhập nhanh hơn - Các modules ựược nối với nhau qua dây cắm
- Ngôn ngữ lập trình ựa dạng phong phú.
- Khả năng quản lý các modules mở rộng lớn hơn.
- Tổ chức chương trình trong S7-300 rộng hơn và chặt chẽ hơn, với các khối chương trình và dữ liệu cụ thể.
2.3.7.2. Chức năng
Một PLC bao giờ cũng gồm có 6 thành phần cơ bản: - Modules xử lý tắn hiệu
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 51 - Modules vào - Modules ra - Modules nhớ - Modules nguồn - Thiết bị lập trình - Các modules kết nối khác...
Hình vẽ 2.12: Cấu trúc cơ bản của PLC
*) CPU (Bộ vi xử lý):
Còn gọi là bộ xử lý trung tâm CPU là hạt nhân của PLC, thực hiện các phép toán logic, số học và ựiều khiển toàn bộ hoạt ựộng của hệ thống.
*) Bộ nguồn:
Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển ựổi ựiện áp AC 220V hoặc 110V (50ọ60Hz) thành ựiện áp thấp cho vi xử lý (5V hoặc 24V) và cho các loại modules còn lạị
*) Thiết bị lập trình:
Thiết bị lập trình ựược sử dụng ựể lập các chương trình ựiều khiển cần thiết sau ựó ựược nạp vào PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng hoặc có thể là thiết bị lập trình bằng tay, có thể máy tắnh cá nhân có phần mềm ựược cài ựặt trong ựó.
Thiết bị lập trình cầm tay chỉ có thể dùng cho những bài toán ựơn giản, còn với những bài toán phức tạp và số lệnh là nhiều thì phải sử dụng những máy lập trình chuyên dụng hoặc có thể sử dụng phần mềm trên máy tắnh cá nhân ựể lập trình, chương trình sau khi viết ựược nạp xuống PLC qua thiết bị ghép nốị
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 52
*) Bộ nhớ:
Bộ nhớ PLC thường có các bộ nhớ như: RAM và ROM... có dung lượng tuỳ thuộc vào thiết kế riêng của từng loại PLC, có thể phân chia bộ nhớ của PLC ắt nhất thành các vùng sau:
Bộ nhớ PLC có 3 vùng chắnh:
- Vùng chứa chương trình ứng dụng: chia làm 3 miền chắnh + OB (Organization Block) chứa chương trình chắnh
+ FC (Function) miền chứa chương trình con, ựược tổ chức thành hàm và có biến hình thức ựể trao ựổi dữ liệụ
+ FB (Function Block) chứa chương trình chắnh ựược tổ chức thành hàm và có khả năng trao ựổi dữ liệu với bất kỳ một khối chương trình nào khác.
- Vùng chứa tham số hệ ựiều hành: chia làm 7 miền
+ I ( Process inmage input) miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt ựầu thực hiện chương trình, PLC sẽ ựọc giá trị lôgic của tất cả các cổng ựầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ Ị
+ Q ( Process image Output) miền bộ ựệm các dữ liệu cổng ra số, kết thúc giai ựoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị lôgic của bộ ựệm Q tới các cổng ra số. Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ ựệm Q.
+ M ( Miền các biến cờ) chương trình ứng dụng sử dụng những biến này ựể lưu giữ các thông tin cần thiết và có thể truy nhập nó theo Bit (M), byte (MB),từng từ (MW) hay từng từ kép (MD).
+ T (Timer) miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu trữ giá trị thời gian ựặt trước (PV - Preset Value), giá trị ựếm thời gian tức thời ( CV - Current Value) cũng như giá trị logic ựầu ra của bộ thời gian.
+ C (Counter) miền nhớ phục vụ bộ ựếm bao gồm việc lưu trữ giá trị ựặt trước (PV - Preset Value), giá trị ựếm tức thời ( CV - Current Value) và giá trị logic ựầu ra của bộ ựệm.
+ PI: miền ựịa chỉ cổng vào của các modules tương tự (I/O External input). Các giá trị tương tự tại cổng vào của modules tương tự sẽ ựược modules ựọc và
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 53
chuyển tự ựộng theo những ựịa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hay từng từ kép (PID).
+ PQ: miền ựịa chỉ cổng ra cho các modules tương tự (I/O External Onput). Các giá trị theo những ựịa chỉ này sẽ ựược modules tương tự chuyển tới các cổng ra tương tự. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte (PQB), từng từ (PQW) hay từng từ kép (PQD).
+ DB (Data Block): miền chứa dữ liệu ựược tổ chức thành khối, kắch thước cũng như số lượng khối do người sử dụng quy ựịnh, phù hợp với từng bài toán ựiều khiển. Chương trình có thể truy cập miền này theo từng Bit (DBX), byte (DBB), từng từ (DBW) hay từng từ kép (DBD).
+ L (Local data block): miền dữ liệu ựịa phương, ựược các khối chương trình OB, FC, FB, tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao ựổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình gọi nó. Nội dung của một khối dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB, FC, FB. Miền này có thể ựược truy cập từ chương trình theo Bit (L), byte (LB), từng từ (LW) hay từng từ kép (LD).
*) Modules vào/ra
Modules này thực hiện công việc ghép nối giữa các thiết bị công nghiệp công suất lớn với ựiện tử công suất nhỏ, phần lớn các PLC thực hiện với các ựiện áp (5ọ15V) DC. Trong khi tắn hiệu từ thiết bị vào có thể lớn hơn rất nhiều từ 24V DC ựến 240V AC với dòng một vài Ampẹ
Như vậy modules này là bộ ghép nối giữa mạch ựiện tử PLC với thế giới thế giới thực bên ngoài do ựó phải ựảm bảo ựược trạng thái tắn hiệu cần thiết với tắnh chất cách ly, ựiều này cho phép PLC có thể ựược nối trực tiếp với các cơ cấu chấp hành, các thiết bị vào/rạ
Tắn hiệu vào/ra có thể là tắn hiệu rời rạc, tắn hiệu liên tục, tắn hiệu logic...Vắ dụ như tắn hiệu vào có thể là từ các công tắc, các bộ cảm biến nhiệt ựộ, các tế bào quang ựiện, thiết bị ra có thể là cung cấp cho các cuộn dây contactor, các rơle, các van ựiện từ, ựộng cơ nhỏ.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 54
2.3.7.3. Thông số kỹ thuật
CPU 314; 24DI/16DO; 4AI/2AO; 1PT100 Nguồn ựiện: vào xoay chiều, ra 24V DC Bộ nhớ làm việc: 24KB
Vùng nhớ chương trình ứng dụng 40 kB RAM Kắch thước bộ ựệm 128 byte
Giao diện tắch hợp RS485
*) Các vùng nhớ và ựịa chỉ vùng nhớ
- Vùng nhớ thực thi (work): là vùng nhớ chứa các dữ liệu ựang ựược thực thi bởi CPU, vùng nhớ này luôn bị hệ ựiều hành thay ựổi nội dung mỗi khi nạp một khối chương trình mớị
- Vùng nhớ thanh ghi: gồm các thanh ghi: ACCU1, ACCU2, AR1, AR2, DB (share), DI (instance)
- Vùng nhớ chương trình ứng dụng (Load): là vùng nhớ lưu nội dung mã chương trình ựược soạn ra do người lập trình. Tùy theo CPU, vùng nhớ này có thể mở rộng tới 512kB.
- Vùng nhớ hệ thống (system): là vùng nhớ bao gồm các dịa chỉ nhớ I, Q, M,T và C...
- địa chỉ vùng nhớ:
+ Bộ ựệm vào số: I0.0 → I127.7(128 byte) + Bộ ựệm ra số: Q0.0 → Q127.7 (128 byte) + Vùng nhớ bắt: M0.0 → M255.7
+ Vùng nhớ timer: T0 → T225 + Vùng nhớ counter: C0 → C255
+ Vùng nhớ khối dữ liệu (share): DBX0.0 → DBX 65535.7 + Vùng nhớ khối dữ liệu (instance) DIX0.0 → DIX 65535.7 + Vùng nhớ ựịa phương: L0.0 → L 65535.7
+ Vùng nhớ ựầu vào tương tự: PIB 65535 + Vùng nhớ ựầu ra tương tự: PIQ 65535
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuậtẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ. 55 P L C 1 P L C 2 R S 4 8 5 R S 4 8 5 P C a d a p te r H e th o n g R o le , M a y c a t, D a o c a c h ly , b o O L T C , B o d o n h ie t d o M im ic p a n e l I/O m o d u le s I/O m o d u le s P C