b) Những khốiOB đặc biệt
2.2.11. Nhĩm lệnh ghi dịch và quay số liệu trên thanh ghi
FBD LAD STL
Hình 2-59: Sơ đồ khối dịch phải.
Hình 2-60: Nguyên lý hoạt động của lệnh dịch
Khi tín hiệu kích I0.0 = 1 Khối sẽ thực hiện chức năng dich chuyển sang phải số liệu trong thanh ghi. Đồng thời tín hiệu ra tại ENO là Q4.0 cĩ giá trị là 1. Số liệu đưa vào tại IN là MW0
Số bit sẽ dich chuyển là MW2 ( tại chân N). Kết quả sau khi dịch được cất vào MW4.
2.2.11.2. Lệnh dich phải số nguyên 32 bít - Cấu trúc lệnh:
FBD LAD STL
Hình 2-61: Khối dịch phải.
Khi tín hiệu kích I0.0 = 1. Khối sẽ thực hiện chức năng dich chuyển sang phải số liệu trong thanh ghi. Đồng thời tín hiệu ra tại ENO là Q4.0 cĩ giá trị là 1. Số liệu đưa vào tại IN là MD0
Số bit sẽ dịch chuyển là MW2 (tại chân N). Kết quả sau khi dịch được cất vào MW4.
Trên sơ đồ cho ta thấy kết quả của bộ dịch phải 4 bit. 2.2.11.3. Lệnh dich trái 16 bit
- Cấu trúc lệnh:
FBD LAD STL
Hình 2-62: Lệnh dịch trái. -Nguyên lý hoạt động:
Khi cĩ tín hiệu kích I0.0 = 1 tín hiệu ra Q4.0 được thiết lập và cĩ giá trị 1. Dữ liệu ở đầu vào MW0 được dịch sang trái với số bit được đặt tại chân N (MW2). Kết quả sau khi dịch được ghi vào MW4.
-Giản đồ thời gian:
Hình 2-63: Giản đồ thời gian bộ dịch trái 6 vị trí.
Chú ý: Trong trường hợp cần dich trái một số 32 bít ta chỉ cần khai báo dữ liệu ở đầu vào IN dưới dạng MD ví dụ: MD0 và kết quả đầu ra cũng sẽ được lưu giữ ở MD Ví dụ: MD4
2.2.11.4. Lệnh quay trái số 32 bít - Cấu trúc lệnh:
FBD LAD STL
Hình 2-64: Sơ đồ khối quay trái. -Nguyên lý hoạt động:
Khi cĩ tín hiệu kích I0.0 = 1 tín hiệu ra Q4.0 được thiết lập và cĩ giá trị 1. Dữ liệu ở đầu vào MD0 được quay sang trái với số bit được đặt tại chân N chứa trong ơ nhớ (MW4).
Kết quả sau khi dịch được ghi vào MD10.
2.2.11.5. Lửnh quay phải số 32 bít - Cấu trúc lệnh:
FBD LAD STL
Hình 2-66: sơ đồ khối bộ quay phải. -Nguyên lý hoạt động:
Khi cĩ tín hiệu kích I0.0 = 1 tín hiệu ra Q4.0 được thiết lập và cĩ giá trị 1. Dữ liệu ở đầu vào MD0 được quay phải với số bit được đặt tại chân N (MW4). Kết quả sau khi dịch được ghi vào MD10.
Hình 2-67: Giản đồ thời gian của bộ dịch phải 3 vị trí số 32 bít. 2.2.12. Nhĩm lệnh Logic thực hiện trên thanh ghi
2.2.12.1. Lệnh ND hai số cĩ độ dài là 16 bít - Cấu trúc lệnh:
FBD LAD STL
-Nguyên lý hoạt động:
Hàm sẽ thực hiện chức năng nhân hai số nhị phân tai đầu vào IN1 và đầu vào IN2 kết quả được cất ở OUT ( MW2) khi cĩ tín hiệu kích tại chân EN (I0.0 =1).
Tín hiệu ở đầu ra ENO (Q4.0 = 1) khi hàm thực hiện chức năng. -Ví dụ: IN1 = 0101010101010101 Số thứ nhất IN2 = 0100000000001111 Số thứ hai OUT = 0100000000000101 Kết quả 2.2.12.2.Lệnh OR hai số cĩ độ dài là 16 bít - Cấu trúc lệnh: FBD LAD STL Hình 2-69: Sử dụng khối OR 16 bít.
- Nguyên lý hoạt động: Hàm sẽ thực hiện chức năng OR hai số nhị phân tai đầu vào IN1 và đầu vào IN2 kết quả được cất ở OUT (MW2) khi cĩ tín hiệu kích tại chân EN (I0.0 = 1). Tín hiệu ở đầu ra ENO (Q4.0 = 1) khi hàm thực hiện chức năng.
-Ví dụ:
IN1 = 0101010101010101 Số thứ nhất IN2 = 0000000000001111 Số thứ Hai OUT = 0101010101011111 Kết quả
2.2.12.3. Lệnh XOR hai số cĩ độ dài 16 bít -Cấu trúc lệnh:
FBD LAD STL
Hình 2-70: sơ đồ khối XOR 16 bít. -Nguyên lý hoạt động:
Hàm sẽ thực hiện chức năng XOR hai số nhị phân tai đầu vào IN1 và đầu vào IN2 kết quả được cất ở OUT khi cĩ tín hiệu kích tại chân EN.
Tín hiệu ở đầu ra ENO khi hàm thực hiện chức năng. -Ví dụ: IN1 = 0101010101010101 Số thứ nhất IN2 = 0000000000001111 Số thứ Hai OUT = 0101010101011010 Kết quả 2.2.12.4. Lệnh AND hai từ kép -Sơ đồ khối: FBD LAD STL
Hình 2-71: Sử dụng khối AND hai từ kép . EN(I0.0): BOOL - tín hiệu kích.
IN1: DWORD - Vào 1. IN2: DWORD - vào2. OUT: DWORD – Ra.
-Nguyên lý hoạt động:
Hàm sẽ thực hiện chức năng AND hai số nhị phân tại đầu vào IN1 và đầu vào IN2 kết quả được cất ở OUT khi cĩ tín hiệu kích tại chân EN.
Tín hiệu ở đầu ra ENO khi hàm thực hiện chức năng. -Ví dụ: IN1 = 0101010101010101 0101010101010101 IN2 = 0000000000000000 0000111111111111 OUT = 0000000000000000 0000010101010101 2.2.12.5. Lệnh OR hai từ kép - Cấu trúc lệnh: FBD LAD STL Hình 2-72: Sử dụng khối OR hai từ kép. EN(I0.0): BOOL - tín hiệu kích
IN1: DWORD - Vào 1 IN2: DWORD - vào2 OUT: DWORD - Ra
ENO: BOOL - Tín hiệu ra của khối. -Nguyên lý hoạt động:
Hàm sẽ thực hiện chức năng OR hai số cĩ độ dài 2 từ tại đầu vào IN1 và đầu vào IN2 kết quả được cất ở OUT khi cĩ tín hiệu kích tại chân EN. Tín hiệu ở đầu ra ENO khi hàm thực hiện chức năng.
Ví dụ: IN1 = 0101010101010101 0101010101010101 IN2 = 0000000000000000 0000111111111111 OUT = 0101010101010101 0101111111111111
2.2.12.6. Lệnh XOR hai từ kép - Cấu trúc lệnh:
FBD LAD STL
Hình 2-73: Sử dụng khối XOR hai từ kép.
-Nguyên lý hoạt động:
Hàm sẽ thực hiện chức năng XOR hai số cĩ độ dài 2 từ tại đầu vào IN1 và đầu vào IN2 kết quả được cất ở OUT khi cĩ tín hiệu kích tại chân EN.
Tín hiệu ở đầu ra ENO khi hàm thực hiện chức năng. -Ví dụ:
IN1 = 0101010101010101 0101010101010101 IN2 = 0000000000000000 0000111111111111 OUT = 0101010101010101 0101101010101010
Câu hỏi chương 2:
Câu 1: Nêu nguyên tắc hoạt động và ứng dụng các lệnh logic tiếp điểm
Câu 2: Viết lệnh để chuyển tín hiệu tương tự từ ngõ vào xuất ra ngõ ra tương tự Câu 3: Viết lệnh chuyển đổi tín hiệu dạng số nguyên sang số thực và ngược lại Câu 4: Cho ví dụ về sử dụng tín hiệu tương tự đọc từ ngõ vào xuất ra ngõ ra số. Câu 5: Cho ví dụ về sử dụng tín hiệu số xuất ra tín hiệu tương tự.
EN(I0.0): BOOL - tín hiệu kích IN1: DWORD - Vào 1
IN2: DWORD - vào 2 OUT: DWORD - Ra
Chương 3
Kỹ thuật lập trình
3.1. Cấu trúc chương trình 3.1.1. Giới thiệu chung 3.1.1. Giới thiệu chung
3.1.1.1. Quy trình cơ bản để lập một chương trình điều khiển
Thường khi viết một chương trình điều khiển theo một yêu cầu cơng nghệ nào đĩ thường ta phải thực hiện theo những yêu cầu sau:
- Xác định thiết bị lập trình, các địa chỉ vào ra.
- Xác định dõ yêu cầu cơng nghệ và tìm ra luật tác động của hệ thống, từ đĩ kết hợp với PLC để gán cho chương trình các địa vào ra cụ thể theo thiết bị lập trình đã chọn
- Viết chương trình điều khiển (cĩ thể thực hiện mơ phỏng bằng phần mềm)
- Download và thử nghiệm chương trình viết được - Vận hành và thử nghiệm hệ thống.
Nội dung cụ thể cần quan tâm:
+ Dùng loại thiết bị lập trình gì?
Mục này ta quan tâm đến thiết bị lập trình là loại gì cĩ phù hợp về kinh tế và khả năng khai thác sử dụng hay khơng? Thơng thường thiết bị được mua về theo yêu cầu cơng nghệ. Dựa trên yêu cầu cơng nghệ mới xác định được số lượng các đầu vào ra cần phải dùng tới trên thiết bị lập trình. Nếu như chương trình điều khiển nhỏ dưới 4 đầu ra ta cĩ thể dùng LOGO của SIEMENS hay ZEN của OMRON..hoặc như chương trình điều khiển khác dài yêu cầu khối lượng đầu vào ra lớn hơn cĩ thể dùng tới các loại như CPM1A hay CQM1A của OMRON Chương trình điều khiẻn phức tạp cĩ thể chọn đến S5, S7-200, S7-300 của SIEMENS….
Nĩi chung các bộ điều khiển khả trình với các đặc điểm nổi trội giêng biệt đều cho phép ta viết được một chương trình điều khiển như ý muốn song phải lựa chọn chủng loại cho phù hợp về mặt cơng nghệ kinh tế và vốn đầu tư và phù hợp ngay cả về trình độ chuyên mơn của đội ngũ kỹ thuật cơng ty.
+ Xác định các địa chỉ vào ra
Mỗi một thiết bị lập trình khác nhau cĩ các địa chỉ vào ra khác nhau. Ta phải xác định chính xác. Nếu địa chỉ sai đi thì chương trinhg điều khiển khơng tác dụng và coi như nĩ bị sai.
Ví dụ như LOGO cĩ địa chỉ đầu vào là I1-:-I6 dạng logic và đầu ra là Q1- :-Q4 dạng tiếp điểm, CPM1A địa chỉ đầu vào lại là X ra là Y
Địa chỉ vào ra cho S7-300 được xác định bằng các vị trí cắm của các mơ đun được trình bày trang 55. Do S7-300 cĩ số lượng đầu vào ra tương đối lớn phụ thuộc vào sử dụng nhiều hay ít và với đặc điểm vị trí cắm các mơdun do người sử dụng thực hiện nên phải chú ý tới địa chỉ .
Ví dụ: Một mơ đun mở rộng cắm ở vị trí SLOT thứ 4 địa chỉ đầu vào nhận là I 0.0 – I3.7 song nếu chuyển sang cắm ở SLOT thứ 5 thì địa chỉ nĩ được gán cho là I4.0-I7.7.
+Xác định yêu cầu cơng nghệ –Kết hợp với PLC chọn lựa địa chỉ
Yêu cầu cơng nghệ luơn cho trước người lập trình phải phân tích yêu cầu cơng nghệ để tìm ra thứ tự tác động mạch cái gì tác động rồi mới đến cái khác tiếp theo tác động.
Từ đĩ ta gán cho mỗi đối tượng đầu vào hay đầu ra mang địa chỉ của PLC ta sử dụng.
Ví dụ:
Sử dụng PLC S7-300 viết chương trình điều khiển sao cho khi nút M được ấn thì động cơ Đ1 chạy, 5 giây sau động cơ Đ2 chạy và 5 giây tiếp theo động cơ Đ3 chạy. Khi ấn nút D thì dừng cả 3 động cơ.
Cờu trúc phần cứng của PLC S7-300 như hình vẽ dưới.
Phân tích :
Yêu cầu cơng nghệ bài ra khơng cĩ gì là phức tạp cả và việc của ta chỉ cần gán địa chỉ sau đĩ đi viết chương trình là song. Cái ta cần quan tâm ở đây là xác định các địa chỉ đầu vào, ra là như thế nào? Giải pháp như sau:
+ Căn cứ vào các vị trí của các mơdun vào ra (ở SLOT nào) ta xác định được các địa chỉ theo hướng dẫn xác định địa chỉ đã trình bày ở phần trước:
Mơ đun DI (vào s) cắm ở SLOT thứ 4 nên địa chỉ vào là từ I0.0–I3.7. Mơ đun D0 (ra số) cắm ở SLOT thứ 5 nên địa chỉ ra là Q4.0—Q7.7.
+ Gán địa chỉ :
- Địa chỉ đầu vào: Ta gán cho các nút ấn các địa chỉ: Nút M là I0.0
Nút D là I0.1
Thực hiện kết nối: Tại các đầu vào số 0 và 1 trên mơ đun DI ta phải nối tới nút ấn, đầu kia của nút ấn đưa về nguồn (24vDC)
- Địa chỉ đầu ra : Ta gán cho các đầu ra các địa chỉ :
N gu ồn ( P S) C P U S7- 30 0 V ào s ố (D I) R a số (D O )
Q4.0 cho động cơ Đ1 (Số 0). Q4.1 cho động cơ Đ2 (Số 1). Q4.2 cho động cơ Đ3 (Số 2).
Thực hiện kết nối: Tại các đầu vào số 0, 1 và 2 trên mơ đun ra số D0 ta phải nối ra thiết bị đầu ra và thực hiện giao tiếp ra động cơ 3 pha. Nhớ rằng các đầu ra này với mỗi PLC khác nhau cĩ điện áp khác nhau ta căn cứ vào điện áp này để lựa chọn phương pháp kết nối cho phù hợp. Với S7-300 đầu ra cĩ điện áp là 24V DC. Giao tiếp ra động cơ 3 pha cĩ thể dùng rơle 24v sau đĩ lấy tiếp điểm rơle đĩng cho CONTACTOR và CONTACTOR nối ra động cơ 3 pha như ta đã học ở phần mạch máy.
Chú ý :
Với PLC S7-300 các địa chỉ vào ra cĩ thể được xác định khác nhau do người thiết lập phần cứng xác lập. Ngay khi khai báo phần cứng để viết một trình điều khiển ứng dụng bất kỳ nào ta cũng cĩ thể thay đổi địa chỉ bằng cách:
Từ file new đặt tên chọn insert stationS7-300 và tiếp tực từ đây khai báo cho các thiết bị hiện cĩ của PLC gồm: RACKkhối nguồn Power suuply ( PS) đến khối CPU các mơ đun vào ra. Khi khai báo các mơ đun vào ra này sẽ tìm ngay được địa chỉ ngầm định cho các mơ đun vào ra. Tuy nhiên với các PLC S7-300 thường địa chỉ vẫn xác định như trang luật căm mơ đun. Hãn hữu PLC S7-300 CPU 312C , 314C địa chỉ số vào ra onboard xác định ban đầu là 124.
Viết chương trình và chạy thử:
Mỗi PLC khác nhau cĩ một phần mềm khác nhau. PLC S7-300 sử dụng phần mềm simatic S7-300 để viết chương trình. Thường thì các phân mềm đều cĩ chức năng mơ phỏng hay một phiên bản mơ phỏng phù hợp. Trước khi chạy chương trình trên PLC thì cĩ thể chạy thử chương trình trên phần mềm này với mục tiêu kiểm tra nhanh. Sau khi PLC đã chứa chương trình ta tiến hành vận hành hệ thống, so sánh với nguyên lý chuẩn để hiệu chỉnh lại hệ thống.
3.1.1.2. Lưu đồ lập chương trình điều khiển dùng PLC
Hình 3-1: Lưu đồ lập chương trình điều khiển
NO Xác định yêu cầu
của hệ thống Vẽ lưu đồ điều
khiển
Liệt kê các thiết bị I/Otương ứng với các đầuI/O
của PLC Soạn thảo chương trình Nạp chương trình vào PLC Chạy mơ phỏng và tìm lỗi Sửa chữa chương trình Kết nối các thiết bị I/O vào PLC
Kiểm tra dây nối
Chạy thử chương trình
Kiểm tra
Nạp vào EPROM
Tạo tài liệu chương trình Chạy tốt Chạy tốt? YES NO YES Bắt đầu Kết thúc
Phần bộ nhớ của CPU dành cho chương trình ứng dụng cĩ tên gọi là logic block. Như vậy logic block là tên chung để gọi tất cả các khối chương trình bao gồm những khối chương trình tổ chức OB (organization blocks), khối chương trình FC (Functions), khối hàm FP (Function blocks). Trong các loại khối chương trình đĩ thì chỉ cĩ duy nhất khối OB1 được thực hiện trực tiếp theo vịng quét. Nĩ được hệ điều hành gọi theo chu kỳ lặp với khoảng thời gian khơng cách đều nhau mà phụ thuộc vào độ dài của chương trình. Các loại khối chương trình khác khơng tham gia trực tiếp vào vịng quét. Chương trình cho S7- 300 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng cho chương trình và cĩ thể được lập với hai dạng cấu trúc khác nhau:
3.1.2. Cấu trúc và khai báo phần cứng
Khai báo phần cứng là cơng việc đầu tiên phải thực hiện khi tiến hành lập chương trình ứng dụng sử dụng một bộ PLC. (Tuy nhiên số ít các PLC loại nhỏ cĩ kết cấu compact cĩ thể tiến hành lập trình ngay sau khi khai báo tên dự án mà khơng cần phải khai báo cấu hình phần cứng). PLC S7-300 cĩ kết cấu Mơ đun, số lượng các mơ đun mở rộng được sử dụng tuỳ theo yêu cầu của bài tốn điều khiển hay do ý đồ của người lập trình. Như vậy với mỗi một ứng dụng cấu hình phần cứng cĩ thể khác nhau, vì lẽ đĩ việc khai báo sử dụng phần cứng là bắt buộc. Cấu trúc phần cứng thể hiện ở kết cấu các mơ đun được sử dụng và vị trí ghép nối của chúng trong Rack. Khai báo phần cứng đồng thời cũng chính là khai báo cấu trúc của nĩ. Cấu trúc và khai báo phần cứng được thực hiện trong phần mềm STEP 7 được thực hiện như sau: Vào File để đặt tên sau đĩ vào Insert chọn Insert Station –> S7-300 chèn Rack-> Rail khi đĩ được bảng vị trí các Slot.