- Nắm được các vùng nhớ trong PLC và cách thức truy cập vùng nhớ
4.1. Phân chia bộ nhớ
- Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ điện (hình 2.3) cĩ
nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong 1 khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ của S7-200 cĩ tính năng động cao đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần các bit nhớ đặc biệt được ký hiệu bởi SM (special memory) chỉ cĩ thể truy nhập để đọc.
Hình 2.3: bộ nhớ trong và ngoài của S7-200
- Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được.
- Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: từkhĩa,địa chỉ trạm… Cũng giống như vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non- volatile đọc/ghi được.
- Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thơng…Một phần của vùng nhớ này (200 byte đầu tiên đối với CPU 212, 1K byte đầu tiên đối với CPU 214) thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được.
- Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các ngõ vào/ ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này khơng thuộc kiểu non-volatile nhưng đọc/ghi được.
- Hai vùng nhớ cuối cĩ ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương trình, do vậy được trình bày cụ thể như sau.
4.2. Vùng dữ liệu:
- Vùng dữ liệu là một miền nhớ động. Nĩ cĩ thể được truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word) hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền
thơng, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vịng thanh ghi, con trỏ địa chỉ…
- Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu bảng thường chỉ được sử dụng cho những mục đích nhất định.
- Vùng dữ liệu lại được chia ra thành những miền nhớ nhỏ với các cơng dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh, đặc trưng cho cơng dụng riêng của chúng như
Variable memory + I: Input image register + O: Output image register + M: Internal memory bits + SM: Special memory bits
sau:+ V:
- Tất cả các miền này đều cĩ thể truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word-2byte) hoặc từ kép (2word)
Hình 2.4
Địa chỉtruy nhập được qui ước với cơng thức:
- Truy nhập theo bit: Tên miền (+)địa chỉ byte (+) (+) chỉ số bit. Ví dụ V105.4 chỉbit 4 của byte 150 thuộc miền V.
- Truy nhập theo byte: Tên miền (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền. Ví
dụ: VB150 chỉ byte 150 thuộc miền V.
- Truy nhập theo từ đơn: Tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền. Ví dụ: VW150 chỉ từ đơn gồm 2 byte 150 và 151 thuộc miền V, trong đĩ byte 150 cĩ vai trị là byte cao trong từ.
- Truy nhập theo từ kép: Tên miền (+)D (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền. Ví dụ: VD150 chỉ từkép gồm 4 byte 150,151,152 và 153 thuộc miền V, trong đĩ byte 150 cĩ vai trị là byte cao và byte 153 là byte thấp trong từ kép.
- Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều cĩ thể truy nhập bằng con trỏ. Con trỏđược định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2, AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte (từ kép). Quy ước sử dụng con trỏ để truy nhập nhưsau:
Địa chỉ byte:(cao) là toán hạng lấy địa chỉ của byte, từ, hoặc từ kép. Ví dụ: A C1= & VB150, thanh ghi AC1 chứa địa chỉ byte 150 thuộc miền V
VD100= & VW150, từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ đơn VW150.
AC2= & VD150, thanh ghi AC2 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ kép VD150.
+ Con trỏ: là toán hạng lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ vào.
+ Ví dụ như với phép gán địa chỉ trên thì
+ VD100, lấy nội dung của từđơn VW150 + AC2, lấy nội dung của từkép VD150.
- Phép gán địa chỉ và sử dụng con trỏ như trên cũng cĩ tác dụng với những thanh ghi 16 bit của Timer, bộ đếm thuộc vùng đối tượng sẽ được trình bày dưới đây.
4.3.Vùng đối tượng:
- Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữliệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộđếm, hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của Timer, các bộ đếm tốc độ cao, bộđệm vào/ra tương tựvà các thanh ghi Accumulator(AC).
- Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng đối tượng đĩ. ( bảng 2.3)
Vùn g nhớ
CPU 221 CPU 222 CPU
224 CPU 226 V ù n g d ữ li ệ u V V0.0 V2047.7 V0.0 V2047.7 V0.0 V5119. 7 V0.0 V5119.7
I I0.0 I15.7 I0.0 I15.7 I0.0 I15.7 I0.0 I15.7 Q Q0.0 Q15.7 Q0.0 15.7 Q0.0 Q15.7 Q0.0 Q15.7 M M0.0 M31.7 M0.0 M31.7 M0.0 M31.7 M0.0 M31.7 SM SM0.0 SM179 .7 SM0.0 SM179 .7 SM0.0 SM17 9.7 SM0.0 SM179 .7 S S0.0 S31.7 S0.0 S31.7 S0.0 S31.7 S0.0 S31.7 L L0.0 L63.7 L0.0 L63.7 L0.0 63.7 L0.0 L63.7 V ù n g đ ố i t ư Timer T0 T255 T0 T255 T0 T255 T0 T255 Counter C0 C255 C0 C255 C0 C255 C0 C255 Analog inputs
none AIW0 AIW30 AIW0 AIW6 2
AIW0 AIW62
Analog outputs
none AQW0 AQW3 0 AQW0 AQ W62 AQW0 AQW6 2 Thanh nghi ACC
ợ n g Bộ đếm tốc độ cao HC0,HC3,HC4, HC5 HC0,HC3,HC4, HC5 HC0 HC5 HC0 HC5 Bảng 2.3 4.4. Cổng vào/ra mở rộng:
- CPU 212 cho phép mở rộng nhiều nhất 2 modul và CPU214 nhiều nhất là 7 modul. Các modul tương tựvà sốđều cĩ trong S7-200.
- Cĩ thể mở rộng ngõ vào/ra của PLC bằng cách ghép thêm vào nĩ các modul mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một mĩc xích. Địa chỉ các vị trí của modul được xác định bằng kiểu vào/ra và vị trí
của modul trong mĩc xích, bao gồm các modul cĩ cùng kiểu. Ví dụ như một modul ngõ ra khơng thể gán địa chỉ của một modul ngõ vào, cũng như một modul tương tự khơng thể cĩ địa chỉ như một modul sốvà
ngược lại.
- Các modul mở rộng số hay rời rạc đều chiếm chỗ trong bộ đệm tương ứng với số ngõ vào/ra của modul.
- Sau đây là ví dụ về ( bảng 2.4)
cách đặt địa chỉ cho các modul mở rộng CPU214:
- Cách đặt địa chỉ cho các modul mở rộng CPU224: ( hình 2.5)
Hình 2.5
5. Xử lý chương trình Mục tiêu:
- Hiểu thếnào là thiết bịlập trình
- Phân biệt các loai cpu trong s7200
5.1. Thực hiện chương trình: ( hình 2.6)
hình 2.7
- PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp (hình 2.7), mỗi vịng lặp được gọi là vịng quét. Mỗi vịng quét bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữliệu từ các ngõ vào (contact, sensor, relay...) vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là
giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vịng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh MEND. Sau giai đọan thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thơng nội bộ và kiểm tra lỗi. Vịng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các ngõ ra.
- Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, lệnh này khơng trực tiếp làm việc với cổng vào/ra mà chỉthơng qua bộđệm ảo của cổng trong vùng tham số. Việc truyền thơng giữa bộ đệm ảo với thiết bịngoại vi trong giai đọan 1 và 4 là do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi cơng việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt đểthực hiện lệnh này trực tiếp với cổng vào/ra.
- Thường việc thực thi một vịng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn, một vịng quét đơn (single scan) cĩ thời gian thực hiện từ 1ms tới 100ms. Việc thực hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn cịn phụ thuộc vào độ dài của chương trình và cả mức độ giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi (màn hình hiển thị…).Vi xử lý cĩ thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét thì vi xử lý coi như khơng cĩ tín hiệu này.
- Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống chấp hành là các hệ thống cơ khí nên tốc độ quét như trên cĩ thể đáp ứng được các chức năng của dây chuyền sản xuất. Để khắc phục thời gian quét dài, ảnh hưởng đến chu trình sản xuất các nhà thiết kế cịn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời, các hệ thống này thường được áp dụng cho các PLC lớn cĩ số lượng I/O nhiều, truy cập và xử lý lượng thơng tin lớn.
5.2. Cấu trúc chương trình của S7 – 200 - Cĩ thể lập trình cho S7 – 200 bằng cách sử dụng một trong những phần mềm sau đây: + STEP 7 – Micro/DOS + STEP 7 – Micro/WIN - Những phần mềm này đều cĩ thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx và các máy tính cá nhân (PC).
- Các chương trình cho S7 – 200 phải cĩ cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program) và sau đĩ đến các chương trình con và các chương trình xửlý ngắt được chỉra sau đây ( hình 2.8):
+ Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND)
+ Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, đĩ là lệnh MEND.
+ Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình. Nếu cần sử dụng chương trình xử
MEND.
lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính - Các chương trình con được nhĩm lại thành một nhĩm ngay sau chương
trình chính. Sau đĩ đến các chương trình xử lý ngắt. Bằng cách viết như vậy, cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình sau này. Cĩ thể tự do trộn lẫn các chương trình con và
hình 2.8. Cấu trúc chương trình của S7 – 200
Hình 2.10: Hình ảnh thực tế của một modul analog
Nội dung thực hành: Đọc hiểu một chương trình
- Cĩ đoạn chương trình mơ tả sáng, nhấn Stop thì đèn tắt.
- Kết nối mạch điện
2 nút nhấn Start, Stop. Khi nhấn Start, thì đèn
- Bảng xác lập vào/ra:
- Viết chương trình dưới dạng LAD và STL:
- Hiểu một chương trình viết trong LAD:
Từ sơ đồ phần cứng, ta thấy rằng: nút nhấn thường đĩng được kết nối với ngõ vào I0.0 và nút nhấn thường hở được kết nối với ngõ vào I0.1. Điều đĩ cĩ
nghĩa là khi chưa nhấn thì ngõ vào nút Stop đãcĩ điện và ngõ vào nút Start chưa cĩ điện. Khi nhấn nút Start, luồng năng lượng từ nhánh trái, qua I0.1 (Start đượ c nhấn), qua I0.0 (do thường đĩng và chưa nhấn) cấp nguồn cho M0.0. M0.0 cĩ
điện, tiếp tục duy trì cho M0.0 ngay cảkhi ta buơng nút Start.
Khi nhấn nút Stop, luồng năng lượng bị ngắt do I0.1 = 0 (nút thường đĩng bị nhấn nên hở ra).
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1
Nội dung:
+ Về kiến thức Phát biểu được cấu trúc của một PLC, Trình bày được cấu trúc bộ nhớ PLC
+ Về kỹ năng: xử lý chương trình đúng theo nội dung đã học + Về thái độ: Đảm bảo an tồn và vệ sinh cơng nghiệp
Phương pháp:
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm. + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành
BÀI 3
KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI Mã bài: MĐ2603
Giới thiệu:
- Việc kết nối giữa dây và PLC rất quan trọng. Nĩ quyết định đến việc PLC cĩ thể giao tiếp với thiết bị lập trình ( máy tính ) cũng như hệ thống điều khiển cĩ thểhoạt động đúng theo yêu cầu được thiết kếhay khơng. Ngoài ra việc nối dây cịn liên quan đến an toàn cho PLC cũng nhưhệthống điều khiển
Mục tiêu:
- Trình bày được cách kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi
- Kiểm tra nối dây bằng phần mềm chính xác theo nội dung đã học
- Thực hiện cài đặt phần mềm đạt các yêu cầu kỹ thuật
- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an tồn và vệ sinh cơng nghiệp
Nội dung chính:
1. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi Mục tiêu:
- Phân biệt được các loại CPU để cung cấp đúng nguồn điện đầu vào và
đầu ra
- Hiểu được cách kết nối PLC với máy tính và các thiết bị ngoại vi
- Mỗi lọai CPU cĩ hai dạng: DC/DC/DC và AC/DC/Relay
- Loại CPU DC / DC / DC: cần cung cấp nguồn điện một chiều DC 24V, các đầu vào và đầu ra cũng cần được cung cấp nguồn điện DC 24V ( hình 3.1).
Hình 3.1: Sơđồmạch giao tiếp giữCPU 224 DC/DC/DC với sensor và cơ cấu chấp hành
- Loại CPU AC / DC / RLY: cần được cấp nguồn điện xoay chiều một pha 220 ACV, các đầu vào cần được cung cấp nguồn điện DC 24V, và các đầu ra là các rơle ( hình 3.2).
Ví dụ:
Hình 3.2: Sơđồmạch giao tiếp giữCPU 224 AC/DC/RLY với sensor và cơ cấu chấp hành
Ký hiệu trên Module Loại cpu Nguồn Nuơi Kết nối ngõ vào Kết nối ngõ ra 214/DC/DC/DC 214 24VDC 24VDC 24VDC/0,5ATransistor 214/AC/DC/RLY 214 120÷230VA C 24VDC Relay 120÷230VAC/2A 224/DC/DC/DC 224 20,4÷28,8V DC DC DC
224/AC/DC/RLY 224 85÷264VAC Relay Relay
1.1. Kết nối với máy tính
- Để ghép nối S7-200 với máy tính cĩ thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Hoặc nối với máy tính qua cổng RS232 cần cĩ cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485 ( hình 3.3).
Hình 3.3
Cơng tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:
- Cơng tắc chọn chế độ làm việc nằm ở phía phải bên cạnh cổng ghép nối với các modul mở rộng, cĩ 3 vị trí cho phép chọn chế độ làm việc khác nhau.
- Ở chế độ RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ,
PLC S7-200 sẽ rời chế độ RUN chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy cĩ sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi cơng tắc ở chế độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo.
- STOP cưỡng bức PLC dừng cơng việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP này PLC cho phép điều chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới.
- Ở vị trí TERM cho phép máy lập trình tự quyết định 1 trong chế độ làm việc cho PLC ở chế độ RUN hoặc STOP
Chỉnh định tương tự:
- Điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh các biến cần thay đổi và sử dụng trong chương trình. Núm chỉnh analog được lắp ở phía dưới cơng tắc chọn chế độ làm việc bên cạnh cổng ghép nối với các modul mở rộng cho phép điều chỉnh được 270 độ.
Pin và nguồn nuơi bộ nhớ:
- Nguồn nuơi dùng để ghi chương trình hoặc nạp một chương trình mới. Nguồn pin cĩ thể được sử dụng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các