Như trín đê nói PLC (Programmable Logic Control), lă thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay khả trình, cho phĩp thực hiện linh hoạt câc thuật toân điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
2.8.1.1 CPU 226: * Hình ảnh thực tế -Nguồn cung cấp: 24 DC - Ngõ văo số: 24 DI DC - Ngõ ra số : 16 DO Relay - Bộ nhớ chương trình: 24KB -Bộ nhớ dữ liệu: 10KB 2 PPI/FREEPORT PORTS - Điều khiển PID: Có
- Phần mềm: Step 7 Micro/WIN. - Thời gian xử lý 1024 lệnh nhị phđn : 0.37ms. - Bit memory/Counter/Timer : 256/256/256. - Bộ đếm tốc độ cao: 6 x 60 Khz. - Bộ đếm lín/xuống: có - Ngắt phần cứng: 4.
- Số đầu văo/ra có sẵn: 24 DI / 16DO.
- Số đầu văo / ra số cực đại ( nhờ lắp ghĩp thím Modul số mở rộng: DI/DO/MAX: 128 / 120 / 248
-Số đầu văo / ra tương tự ( nhờ lắp ghĩp thím Modul Analog mở rộng: AI/AO/MAX: 28 / 7/ 35 hoặc 0 / 14 / 14.
-Kích thước: Rộng x Cao x sđu : 196 x 80 x 62.
* Mô tả câc đỉn bâo trín S7 - 200, CPU226:
SF (đỉn đỏ ): Bâo hiệu hệ thống bị hỏng . Đỉn SF sâng lín khi PLC có hỏng hóc
RUN ( đỉn xanh): Chỉ định PLC đang ở chế độ lăm việc vă thực hiện chương trình được nạp văo trong mây.
STOP (đỉn văng ): Chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại.
Ix.x (Đỉn xanh) :Đỉn xanh ở cổng văo chỉ định trạng thâi tức thời của cổng Ix.x (x.x =0.0 đến 1.5).Đỉn năy bâo hiệu trạng thâi của tín hiệu theo giâ trị lôgic của cổng.
Qy.y (Đỉn xanh ): Đỉn xanh ở cổng ra bâo hiệu trạng thâi tức thời của cổng.
Qy.y (y.y = 0.0 đến 0.1 ). Đỉn năy bâo hiệu trạng thâi của tín hiệu theo giâ trị logic của cổng.
2.8.1.2. Cổng truyền thông.
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chđn để phục vụ cho việc ghĩp nối thiết bị lập trình hoặc với câc trạm PLC khâc. Tốc độ truyền cho mây lập trình kiểu PPI lă 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do lă từ 300 đến 38.400.
Chđn Giải thích
1. Đất
2. 24 V DC
3. Truyền vă nhận dữ liệu 4. Không sử dụng
5. Đất
6. 5V DC(Điện trở trong 100Ω) 7. 24 V DC (tối đa 120Ma) 8. Truyền vă nhận dữ liệu 9. Không sử dụng
Hình 2.8.1: Sơ đồ chđn của cổng truyền thông
Để ghĩp nối S7-200 với mây lập trình PG702 hoặc với câc loại mây lập trình thuộc họ PG7xx có thể sử dụng 1 câp nối thẳng qua MPI. Câp năy đi kỉm theo mây lập trình.
Ghĩp nối S7-200 với mây tính PC qua cổng RS-232 cần có câp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/485.
2.8.1.3. Công tắc chọn chế độ lăm việc cho PLC.
Công tắc chọn chế độ lăm việc nằm phía trín bín cạnh câc cổng ra của S7- 200. Có 3 vị trí cho phĩp chọn.
RUN cho phĩp PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC S7 - 200 sẽ rời khỏi chế độ RUN sang chế độ STOP nếu trong mây có sự cố hoặc chương trình gặp lệnh STOP. STOP cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy vă chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phĩp hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp 1 chương trình mới.
TERM cho phĩp mây lập trình tự quyết định 1 trong câc chế độ lăm việc của PLC (RUN/STOP).
2.8.1.4.Chỉnh định tương tự. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Điều chỉnh tương tự: cho phĩp điều chỉnh câc biến cần phải thay đổi trong chương trình.
2.8.1.5. Nguồn nuôi bộ nhớ vă nguồn pin
Nguồn nuôi dùng để ghi trong chương trình hoặc nạp 1 chương trình mới.
Nguồn pin có thể sử dụng để mở rộng thời gian lưu trữ cho câc dữ liệu trong bộ nhớ. Nguồn pin tự động chuyển trạng thâi tích cực nếu như tụ nhớ cạn kiệt vă nó phải thay thế văo vị trí đó để dữ liệu trong bộ không bị mất đi.
2.8.2. Cấu trúc bộ nhớ :
5 4 3 2 1
2.8.2.1. Phđn chia bộ nhớ:
Bộ nhớ của S7 - 200 chia thănh 4 phần với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong 1 khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn nuôi. Bộ nhớ S7 – 200 có tính năng động cao, đọc vă ghi trong toăn vùng nhớ.
_ Vùng chương trình: lă miền nhớ được sử dụng để lưu trữ câc lệnh chương trình (có thể đọc/ghi được).
− Vùng tham số: lă miền lưu giữ câc tham số như từ khoâ, địa chỉ trạm (cũng có thể đọc ghi/được).
− Vùng dữ liệu: được dùng để cất câc dữ liệu của chương trình bao gồm câc kết quả phĩp tính, bộ đệm truyền thông...
− Vùng đối tượng :timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao vă câc cổng văo/ra. Vùng năy không thuộc kiểu đọc/ghi được.
− Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện chương trình, do vậy sẽ được trình băy chi tiết tiếp theo sau đđy.
2.8.2.2. Vùng dữ liệu:
− Vùng dữ liệu lă 1 miền nhớ động. Nó có thể truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word) hoặc theo từng từ kĩp. Được sử dụng lăm miền lưu trữ dữ liệu cho câc thuật toân, hăm truyền thông, lập bảng...
− Ghi câc dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì dữ liệu kiểu bảng thường chỉ sử dụng theo những mục đích riíng.
− Vùng dữ liệu được chia thănh những vùng nhớ nhỏ, được ký hiệu như sau: Chương trình Tham số Dữ liệu Vùng đối tượng Tham số Dữ liệu Tham số Dữ liệu Chương trình Chương trình Tụ
Hình 2.4: Bộ nhớ trong vă ngoăi của S7-200
• V - Variable memory {miền nhớ có thể thay đổi(đọc/ghi) được}
• I - Input image register (vùng đệm cổng văo)
• O - Ouput image register (vùng đệm cổng ra)
• M - Internal memory bits (vùng nhớ nội)
• SM - Special memory bits.(vùng nhớ đặc biệt(đọc/ghi)}
Tất cả câc miền năy đều được truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn, từng từ kĩp.
* Hình sau đđy mô tả vùng dữ liệu của CPU212 vă CPU214.
CPU212 CPU214 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 I0.x(x= 0÷7) I0.x(x= 0÷7) : : I7.x (x= 0÷7) I7.x (x= 0÷7) Q0.x(x= 0÷7) Q0.x(x= 0÷7) : : Q7.x (x= 0÷7) Q7.x (x= 0÷7) M0.x(x= 0÷7) M0.x(x= 0÷7) : : M115.x (x= 0÷7) M31.x (x= 0÷7) SM0.x(x= 0÷7) SM0.x(x= 0÷7) : : SM29.x (x= 0÷7) SM29.x (x= 0÷7) SM130.x(x= 0÷7) SM30.x(x= 0÷7) : : SM45.x (x= 0÷7) SM85.x(x= 0÷7) Địa chỉ truy nhập được quy ước theo công thức :
− Truy nhập theo bít :Tín miền + địa chỉ byte + . + chỉ số bít. Vd :V150.4 chỉ bit 4 của byte 150 thuộc miền V.
− Truy nhập theo byte : Tín miền + B + địa chỉ của byte trong miền . Vd : VB150 chỉ byte 150 thuộc miền V . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
− Truy nhập theo từ Tín miền + W + địa chỉ của bytecao của từ trong miền.
V0 V0 : : V1023 V4095 Miền V (Đọc/ghi) Vùng đệm cổng văo(I) (Đọc/ghi) Vùng đệm cổng văo (Q) (đọc/ghi). Vùng nhớ nội (M) ( Đọc/Ghi). Vùng nhớ đặc biệt (đọc/ghi) Vùng nhớ đặc biệt SM (chỉ đọc)
Vd: VW150 chỉ từ đơn gồm hai byte 150 va 151 thuộc miền V. Trong đó byte 150 đóng vai trò la byte cao trong từ.
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 VW150
Truy cập theo từ kĩp : Tín miền + D + địa chỉ byte cao của từ trong miền. Vd:VD150 chỉ từ kĩp gồm 4 byte 150,151,152 vă 153 thuộc miền V.
Bit 63 32 31 16 15 8 7 0
VB150(Byte cao) VB151 VB152 VB153(Byte thấp)
Tất cả câc byte thuộc vùng dữ liệu đều có thể truy nhập được bằng con trỏ. Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc của thanh ghi AC1, AC2, AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte. Phĩp gân địa chỉ vă sử dụng con trỏ như trín cũng có tâc dụng với những thanh ghi 16 bit của timer, bộ đếm thuộc vùng đối tượng sẽ được trình băy dưới đđy.
2.8.2.3. Vùng đối tượng:
Vùng đối tượng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cho câc đối tượng lập trình. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm câc thanh ghi, timer, bộ đệm, câc bộ đệm tốc độ cao, bộ đệm văo/ra tương tự vă câc thanh ghi Accumulator (AC).
Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì câc dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng đối tượng đó.
2.8.3. Thực hiện chương trình:
PLC thực hiện chương trình theo trình tự lặp. Mỗi vòng lặp được gọi lă vòng quĩt (Scan). Mỗi vòng quĩt được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ câc cổng văo vùng bộ đệm ảo, tiếp theo lă giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quĩt chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiín vă kết thúc bằng lệnh kết thúc (MEND) sau giai đoạn thực hiện chương trình lă giai đoạn truyền thông nội bộ vă kiểm tra lỗi. Vòng quĩt được kết thúc bằng giai đoạn chuyển câc nội dung của bộ đệm ảo tới câc cổng ra.
Hình 2.8.3 Vòng quĩt (scan) trong S7-200
Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh văo/ra, thông thường lệnh không lăm việc trực tiếp với cổng văo/ra mă chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong câc giai đoạn 1 vă 4 do CPU quản lý. Khi gặp
VB150 (byte cao) VB151 ( byte thấp )
4)Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi 1) Nhập dữ liệu từ ngoại vi văo bộ đệm ảo 2) Thực hiện chương trình 3)Truyền thông vă tự kiểm tra lỗi VD150
lệnh văo/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ dừng mọi công việc khâc ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh năy 1 câch trực tiếp với cổng văo/ra.
Nếu sử dụng câc chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo vă căi đặt như 1 bộ phận cuả chương trình, chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quĩt khi xuất hiện tín hiệu bâo ngắt vă có thể xảy ra ở bất cứ điểm năo trong vòng quĩt.
2.9 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 2.9.1Phương phâp lập trình:
- S7-200 biểu diễn một mạch lôgic cứng bằng một dêy câc lệnh lập trình. Chương trình bao gồm một tập dêy câc lệnh. S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiín vă kết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng. Một vòng như vậy được gọi lă vòng quĩt (scan).
- Một vòng quĩt (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thâi của đầu văo, vă sau đó thực hiện chương trình. Scan cycle kết thúc bằng việc thay đổi trạng thâi đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quĩt tiếp theo S7 - 200 thực thi câc nhiệm vụ bín trong vă nhiệm vụ truyền thông.
- Câch lập trình cho S7 - 200 nói riíng vă cho câc PLC của Siemens nói chung dựa trín hai phương phâp cơ bản: Phương phâp hình thang (Ladder Logic viết tắt thănh LAD) vă phương phâp liệt kí lệnh (Statement List viết tắt thănh STL).
2.9.1.1. Định nghĩa về LAD: LAD lă một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thănhphầìn cơ bản dùng trong LAD tương ứng với câc thănh phần của bảng điều khiển bằng rơle. phầìn cơ bản dùng trong LAD tương ứng với câc thănh phần của bảng điều khiển bằng rơle. Trong chương trình LAD câc phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh lôgic như sau:
-Cuộn dđy (coil): Lă biểu tượng ( ) mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cùng cấp cho rơle.
- Hộp (box): Lă biểu tượng mô tả câc hăm khâc nhau nó lăm việc khi dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hăm thường biểu diễn bằng hộp lă câc bộ thời gian (Timer) , bộ đếm (Counter) vă câc hăm toân học. Cuộn dđy vă câc hộp phải mắc đúng chiều dòng điện.
- Mạng LAD: Lă đường nối câc phần tử thănh một mạch hoăn thiện, đi từ đường nguồn bín trâi sang đường nguồn bín phải. Đường nguồn bín trâi lă dđy nóng, đường nguồn bín phải lă dđy trung hoă hay lă đường trở về nguồn cung cấp. Dòng điện chạy từ trâi qua câc tiếp điểm đống đến câc cuộn dđy hoặc câc hộp trở về bín phải nguồn.
2.9.1.2. Định nghĩa về STL: Phương phâp liệt kí lệnh (STL) lă phương phâp thể hiệnchương trình dưới dạng tập hợp câc cđu lệnh. Mỗi cđu lệnh trong chương trình, kể cả những chương trình dưới dạng tập hợp câc cđu lệnh. Mỗi cđu lệnh trong chương trình, kể cả những cđu lệnh hình thức biểu diển một chức năng của PLC. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để tạo ra một chương trình dạng STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 Bít ngăn xếp logic của S7-200, ngăn xếp logic lă một khối gồm 9 bít chồng lín nhau .như hình vẽ sau:
Stack 0- bit đầu tiín hay bit trín cùng của ngăn xếp Stack 1- bit thứ hai của ngăn xếp
Stack 2- bit thứ ba của ngăn xếp Stack 3- bit thứ bốn của ngăn xếp Stack 4- bit thứ năm của ngăn xếp Stack 5- bit thứ sâu của ngăn xếp Stack 6- bit thứ bảy của ngăn xếp Stack 7- bit thứ tâm của ngăn xếp Stack 8- bit thứ chín của ngăn xếp
Tất cả câc thuật toân liín quan đến ngăn xếp đều chỉ lăm việc với bít đầu tiín hoặc với bít đầu vă bít thứ hai của ngăn xếp. Khi phối hợp hai bít đầu tiín của ngăn xếp, thì ngăn xếp sẽ được kĩo lín một bít.
2.9.2. Tập lệnh của S7-200
Tập lệnh của S7-200 được chia lăm ba nhóm:
- Câc lệnh mă khi thực hiện thì lăm việc độc lập không phụ thuộc văo giâ trị logic của ngăn xếp (lệnh vô điều kiện).
- Câc lệnh chỉ thực hiện được khi bit đầu tiín của ngăn xếp có giâ tri logic bằng 1 (lệnh có điều kiện).
- Câc nhên lệnh đânh dấu vị trí trong tập lệnh.
Cả hai phương phâp LAD vă STL sử dụng ký hiệu I để chỉ định việc thực hiện tức thời (immediately), tức lă giâ trị được chỉ định trong lệnh vừa được chuyển văo thanh ghi ảo đồng thời được chuyển tới tiếp điểm được chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh được thực hiện chứ không phải chờ tới giai đoạn trao đổi tới ngoại vi của vòng quĩt. Điều đó khâc với lệnh không tức thời lă giâ trị được chỉ định trong lệnh chỉ được chuyển văo thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh.
* Câc lệnh văo ra của chương trình
Dạng lệnh Mô tả chức năng lệnh vă toân hạng
LAD Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi có giâ trị logic bit bằng 0, vă sẽ mở khi có giâ trị logic bằng 1.
Toân hạng : n: I,Q,M, SM, T,C,V (bit)
STL LDN n
LAD Tiếp điểm thường hở sẽ được đóng nếu giâ trị logic bằng 1 vă sẽ hở nếu giâ trị logic bằng 0.
Toân hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V(n)
STL LD n
LAD Tiếp điểm đảo trạng thâi của dòng cung cấp. Nếu dòng cung cấp có tiếp điểm đảo thì nó ngắt mạch, vă ngược lại.
n n S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
STL NOT
LAD Lệnh nhận biết trạng thâi chuyển từ 0 lín 1 trong một chu kì
quĩt. Khi chuyển từ 0 lín 1 thì sẽ cho thông mạch.
STL EU
LAD Lệnh nhận biết sự chuyển trạng thâi từ 1 xuống 0 trong một chu
kì quĩt. Khi chuyển từ 1 xuống 0 thì thông mạch.
STL ED
LAD Cuộn dđy ở đầu ra sẽ được kích thích khi có dòng điều khiển đira (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
STL = n
LAD Dùng để đóng một mảng gồm n tiếp điểm kể từ giâ trị ban đầubit Toân hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB, SMB, VB, AC, *VD, *AC, Const
STL S S_bit n
LAD
Dùng để ngắt một mảng gồm n tiếp điểm kể từ giâ trị ban đầu bit
Toân hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB, SMB,VB, AC, *VD, *AC, Const
STL R S_bit n
Bảng 2.4 Câc lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ
Dạng lệnh Mô tả chức năng lệnh vă toân hạng L
A D
Sao chĩp nội dung của byte IN sang OUT
Toân hạng :IN:VB, IB, QB,MB, SMB, SB, AC,Cons, *VD,*AC
OUT:VB,IB,QB, MB, SMB, SB, AC, *VD, *AC
STL MOVB IN OUT
L A D
Sao chĩp nội dung của Word IN sang OUT
Toân hạng :IN:VW,T,C,IW,QW, MW, SMW, SW AC, AIW,Const,*VD,*AC MOV_B EN IN OUT MOV_W EN IN OUT
OUT:VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AQW, *VD, *AC STL MOVW IN OUT L A D
Sao chĩp nội dung của Dword (Double Word) IN sang OUT
IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, HC, *VD, *AC, &VB, &IB, &QB, &MB, &T, &C, &SB, Const