Normal mode
4.6 AS-I MASTER MODULE CP 243-2: 1 Giới thiệu Module CP 243-2:
4.6.1 Giới thiệu Module CP 243-2:
Module CP 243-2 dùng để giao tiếp mạng AS_I đối với PLC S7-200. Nó cho phép liên kết giữa PLC S7-200 với các thiết bị điều khiển trong mạng AS_I. (PLC đóng vai trò như là một AS-I Master).
Hình dạng thực tế của Module CP 243-2 được minh họa theo hình vẽ:
Hình 4.38: Module CP 243-2
TRANG – 114
Hệ thống mạng AS_I kết nối qua Module CP 243-2 được biểu diễn theo hình vẽ:
Hình 4.39: Mạng AS_I dùng Module CP 243-2
Module CP 243-2 được xem như thay thế cho 2 Module mở rộng (một Module số 8DI/8DO và một Module tương tự 8AI/8AO).
Đặc tính của Module CP 243-2 được thiết kế tương đương với một Module mở rộng theo tiêu chuẩn của PLC S7-200.
4.6.2 Đặc tính kỹ thuật Module CP 243-2:
a. Đặc tính kỹ thuật của Module CP 243-2 được trình bày theo bảng bên dưới:
Đặc tính Giải thích
Chu kỳ AS-I 5 ms với 31 Slave
10 ms với 62 Slave dùng ở chế độ địa chỉ mở rộng
Cấu hình của giao diện AS-I Bằng một nút nhấn ở trên mặt trước của
panel hoặc là dùng lệnh cấu hình (xem phần mô tả các lệnh AS-I)
Các profile AS-I Master được hỗ trợ M1e
Cáp AS-I Qua khối đầu cuối S7-200
Dòng điện tối đa cho phép tải từ đầu cuối 1 đến 3 hay từ đầu cuối 2 đến 4 là 3A
Dãi địa chỉ Một moudle số 8 vào/8 ravà một
Module
tương tự 8 vào/ 8 ra
Nguồn cung cấp cho SIMATIC
backplane
Dòng tổng từ nguồn 5 V DC Nguồn cung cấp từ cáp AS-I Dòng tổng từ cáp AS-I Công suất tổng
5 V DC
tối đa 220 mA
tuỳ thuộc vào đặc tính kỹ thuật của AS- I tối đa 100 mA 3.7 W Nhiệt độ hoạt động Nhiệt độ vận chuyển và tích trữ Độ ẩm 00 đến 450 C -400 đến +700 C
Tối đa 95% ở nhiệt độ +250 C Loại bảo vệ Dạng Module Kích thước (W x H x D) hệ mm Khối lượng IP 20 Module mở rộng S7-200 71x80x62 Sắp xỉ 220 g
Bảng : Đặc tính kỹ thuật của Module CP 243-2
TRANG – 116
b. Các chế độ của CP 243-2:
- Hoạt động chuẩn:
Ở chế độ này các chương trình của người sử dụng có thể truy cập dữ liệu của các Slave dùng giao tiếp AS-I và dữ liệu chẩn đoán của CP 243-2. Việc lập trình đơn giản và loại này thích hợp cho phần lớn các công việc tự động.
- Hoạt động mở rộng:
Ở chế độ này, chương trình của người sử dụng sẽ dùng giao tiếp lệnh của CP 243-2.
Điều này có nghĩa là toàn bộ phạm vi các chức năng trong hệ thống AS-I sẵn sàng cho người lập trình PLC. Loại này thích hợp đối với profile M1e của AS-I Master.
c. Hiển thị và điều khiển hoạt động:
- Thay đổi trạng thái hiển thị:
Ta có thể thay đổi hiển thị trạng thái, hiển thị Slave, hiển thị bằng nút DISPLAY. Mỗi lần nhấn nút này sẽ chuyển sang trạng thái hiển thị kế tiếp.
Ở hiển thị Slave, các Slave trên giao tiếp AS-I được hiển thị trong các nhóm 5 Slave. Ta có thể di chuyển đến các nhóm Slave bằng cách nhấn nút DISPLAY. Các Slave nhóm A (tiêu chuẩn) được hiển thị đầu tiên, rồi đến các Slave B (Led “B” sáng).
Ta chuyển trở về hiển thị trạng thái như sau:
o Sau khi ta cho hiển thị nhóm cuối cùng ( Slave 30B, 31B) bằng cách nhấn
nút DISPLAY.
o Khi ta không nhấn nút DISPLAY trong một lúc lâu (khoảng 8 phút).
- Ý nghĩa của các LED:
Ở mặt trước của CP 243-2 có 2 hàng LED:
o Các LED : CM, AUP, CER, APF, PWR, và SF ở hàng trên dùng hiển thị trạng thái. LED B chỉ thị các Slave B, nó được bật sáng khi chế độ hiển thị Slave là tích cực và các Slave B được hiển thị.
o 5 LED đầu tiên ở hàng dưới chỉ thị các Slave được kết nối, 3 LED còn lại
chỉ thị các nhóm Slave.
Ý nghĩa của các LED tuỳ thuộc vào trạng thái các hiển thị nhóm.
o Nếu tất cả các LED của hiển thị nhóm đều tắt, thì chế độ hiển thị trạng thái là tích cực, các LED: CM, AUP, CER, APF, PWR, và SF chỉ thị trạng thái hoạt động của CP 243-2.
o Nếu tối thiểu có một LED của hiển thị nhóm sáng, thì chế độ hiển thị trạng thái bị tắt ( ngoại trừ LED “PWR “ vẫn sáng) và chế độ hiển thị Slave đang hoạt động.
Ý nghĩa các led được tóm tắt trong bảng sau:
LED(màu) Trạng thái Ý nghĩa
CM (vàng) Chế độ cấu hình LED này hiển thị chế độ hoạt động của CP 243-2 + Sáng : chế độ cấu hình
+ Tắt : chế độ bảo vệ
AUP (lục) Autopro
available
Trong chế độ bảo vệ, LED này chỉ thị việc lập trình địa chỉ tự động của một Slave AS-I là có thể. Việc lập trình này làm cho nó dễ dàng thay đổi một Slave bị lỗi trên cáp AS-I.
CER (vàng)
Lỗi cấu hình LED này chỉ rằng cấu hình Slave được kiểm tra trên cáp AS-I có phù hợp với cấu hình mong đợi hay không. Nếu không phù hợp thì LED này sẽ sáng.
APF (đỏ) Lỗi nguồn AS-I Chỉ thị rằng điện áp được cung cấp bởi bộ nguồn
AS-I trên cáp AS-I quá thấp hoạt bị hỏng.
PWR ( lục) Nguồn Chỉ thị rằng CP 243-2 đang được cấp nguồn
SF (đỏ) Lỗi hệ thống LED này sáng trong các trường hợp sau :
+ CP 243-2 phát hiện lỗi bên trong ( ví dụ như lỗi của EEPROM )
+ CP 243-2 không thể thực hiện việc chuyển đổi chế độ được yêu cầu ở hiện tại.( ví dụ như có một Slave đang tồn tại với địa chỉ 0) khi nút cài đặt được nhấn
Bảng: Tóm tắt ý nghĩa các led hiển thị của CP 243-2
- Nút cài đặt SET:
Được dùng để đặt cấu hình cho CP 243-2.
d. Chế độ hiển thị:
Gồm 2 chế độ hiển thị trạng thái và hiển thị Slave. - Chế độ hiển thị trạng thái:
Chế độ hiển thị trạng thái là tích cực khi không có LED hiển thị nhóm nào sáng. Chế độ hiển thị trạng thái là chế độ mặc định trong trạng thái căn bản của CP 243-2.
- Chế độ hiển thị Slave:
Ta có thể chuyển sang chế độ hiển thị Slave bằng cách nhấn nút DISPLAY. Tiếp tục nhấn nút DISPLAY ta sẽ chuyển từ nhóm Slave này đến nhóm Slave khác.
TRANG – 118
Các đặc tính của chế độ hiển thị Slave :
o Nếu CP 243-2 ở chế độ đặt cấu hình thì tất cả các Slave được phát hiện sẽ
được hiển thị.
o Nếu CP 243-2 ở chế độ bảo vệ thì tất cả các Slave là tích cực được hiển thị. Ở chế độ bảo vệ, các Slave bị hỏng hoặc chưa được đặt cấu hình được chỉ thị bằng việc chớp LED tương ứng.
Xét ví dụ về hiển thị Slave theo hình vẽ sau:
Hình 4.40: Ví dụ về hiển thị Slave
Từ hình vẽ hiển thị bên trên, ta nhận được những thông tin sau :
- Nhóm LED thứ 2 sáng (ví dụ hàng thứ 2 từ trên xuống) ( các Slave 5 – 9). - Nếu các LED thứ 2 và thứ 4 sáng có nghĩa là Slave 6 và 8 là tích cực .
- Nếu LED “B” cũng sáng thì có nghĩa là Slave 6B và 8B là tích cực.
e. Cấu hình giao tiếp AS-I bằng nút SET:
CP 243-2 phân biệt giữa 2 chế độ hoạt động trên giao tiếp AS-I :
- Chế độ đặt cấu hình .
- Chế độ bảo vệ
Bằng việc nhấn nút SET ta sẽ thay đổi chế độ hoạt động.
Lưu ý : Nút SET chỉ có tác dụng khi bit PLC_RUN = 0 được thiết lập trong byte điều khiển của CP 243-2.
- Chế độ đặt cấu hình:
Chế độ cấu hình được dùng để thiết lập và khởi tạo việc cài đặt giao tiếp AS-I. Nếu CP 243-2 ở chế độ cấu hình (LED “CM” sáng), nó có thể trao đổi dữ liệu với mỗi Slave AS-I được kết nối vào cáp AS-I (ngoại trừ các Slave ở địa chỉ 0). Các Slave mới được thêm vào được Master phát hiện ngay lập tức, được kích hoạt và được bao hàm trong việc trao đổi dữ liệu theo chu kỳ.
Khi việc thiết lập và khởi tạo được hoàn thành, CP 243-2 có thể được chuyển sang chế độ bảo vệ bằng việc nhấn nút SET. Tại cùng một thời điểm, các Slave tích cực được cấu hình. Dữ liệu theo sau đây được lưu vĩnh viễn trong CP 243-2 :
o Địa chỉ của các Slave
o Các mã ID (mã ID, mã ID1 được mở rộng, mã ID2 được mở rộng ).
o Cấu hình I/O.
o Các tham số hiện tại của Slave.
Đặt cấu hình gồm các bước sau:
o Chuẩn bị cấu hình: Phải đảm bảo các tình huống sau được thực hiện :
1- CPU S7-22X phải đặt ở chế độ STOP (PLC_RUN = 0)
2- CP 243-2 và tất cả các Slave phải được kết nối vào AS-I và được cấp nguồn bởi nguồn AS-I.
o Đặt cấu hình:
1- Nhấn nút DISPLAY để đặt CP 243-2 ở chế độ hiển thị trạng thái
2- Kiểm tra xem CP 243-2 có ở chế độ cấu hình hay chưa(LED “CM” sáng). Nếu chưa thì chuyển sang chế độ cấu hình bằng nút SET.
3- Bằng việc chuyển sang chế độ hiển thị Slave (bằng nút DISPLAY), ta kiểm tra xem tất cả các Slave đã kết nối vào AS-I có tồn tại hay không. 4- Nhấn nút SET để chuyển CP 243-2 sang chế độ bảo vệ :
tại thời điểm CP 243-2 chuyển sang chế độ bảo vệ thì LED “CM” tắt.
LED “CER” cũng tắt bởi “cấu hình mong đợi” được chứa trong CP 243-2 phù hợp với “cấu hình thật” của AS-I.
- Chế độ bảo vệ:
Ở chế độ bảo vệ, CP 243-2 chỉ trao đổi dữ liệu với các Slave đã được cấu hình . Việc chuyển từ chế độ cấu hình sang chế độ bảo vệ chỉ thực hiện được khi mà không có Slave nào có địa chỉ 0 được kết nối với giao tiếp AS-I. Nếu Slave “0” được kết nối, LED “SF” sẽ sáng lên khi nút SET được nhấn.
TRANG – 120
4.1.1 Giao tiếp giữa CP 243-2 và CPU S7-200: a. Tổng quan:
Module CP 243-2 chiếm 2 khe Module mở rộng liên tiếp nhau của PLC S7-200.
- Module số 8DI/8DO
- Module tương tự 8AI/8AO
Hình 4.41: Giao tiếp CP 243-2 với CPU S7-200
- Module số:
Module số chiếm 8 bit ngõ vào và 8 bit ngõ ra trong vùng địa chỉ ngõ vào và ngõ ra số. CPU S7-200 và CP 243-2 được phối hợp với nhau qua Module số.
- Module tương tự:
Module tương tự chiếm 16 byte vào và 16 byte ra trong vùng địa chỉ ngõ vào và ngõ ra tương tự. Dữ liệu trao đổi với các AS-I Slave được xử lý thông qua Module tương tự.
Cơ cấu chọn bank cho thấy khu vực dữ liệu có thể được định địa chỉ trong Module tương tự lớn hơn khu vực có thể định địa chỉ ở CPU S7-200 đối với Module mở rộng.
b. Định địa chỉ CP 243-2 trong CPU S7-200:
Những địa chỉ bắt đầu của các vùng địa chỉ được xác định dựa vào các yếu tố sau
- Loại CPU S7-200 được sử dụng.
- Khe của CP 243-2 trong CPU S7-200.
Các địa chỉ của các vùng địa chỉ ngõ vào/ra số và tương tự tương ứng với cấu hình của CPU 224 được cho theo bảng sau:
Bảng : Địa chỉ vào/ra số và tương tự của CP 243-2 theo CPU 224
c. Module số:
- Ý nghĩa của dữ liệu trong Module số:
Module số của CP 243-2 chứa 4 thanh ghi :
o Thanh ghi nhận dạng , 8 bit.
o Thanh ghi lỗi, 8 bit.
o Thanh ghi ngõ vào 8DI (byte trạng thái của CP 243-2).
o Thanh ghi ngõ ra 8DO (byte điều khiển của CP 243-2).
Biều đồ xử lý chức năng giữa CPU và Module số của CP 243-2 được biểu diễn theo hình vẽ sau:
TRANG – 122
Hình 4.42: Biểu đồ xử lý chức năng Module số của CP 243-2
- Thanh ghi nhận dạng trong Module số:
o Ý nghĩa:
Thanh ghi định dạng cho biết sự tồn tại của Module số 8DI/8DO với giá trị được ấn định bên dưới.
Địa chỉ nơi mà chương trình có thể truy cập thanh ghi nhận dạng dựa vào khe mà CP 243-2 được cắm vào.
o Dãi giá trị:
Thanh ghi định dạng có thể được đọc thông qua bộ nhớ bit đặc biệt của CPU S7-200. Nó cung cấp giá trị cố định là 05H.
Ví dụ :
Giả sử Module CP 243-2 được gắn trực tiếp bên cạnh S7-200. Khi đó nội dung thanh ghi nhận dạng có thể được đọc từ SMB8.
- Thanh ghi lỗi trong Module số:
Thanh ghi này luôn cho ra giá trị “0”. CP 243-2 báo các lỗi sẽ dùng thanh ghi lỗi trong Module tương tự .
Ví dụ:
Nếu CP 243-2 được gắn trực tiếp bên cạnh S7-200, SMB9 luôn cho giá trị “0”. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
- Byte trạng thái (thanh ghi ngõ vào 8DI):
Thanh ghi này trình bày trạng thái của CP 243-2 liên quan đến giao diện AS-I Master.
8 bit của byte trạng thái được cho trong bảng sau:
Bảng : Cấu trúc của byte trạng thái
Các bit 0, 1 và 6 được mô tả theo bảng sau:
Bit Giá trị ý nghĩa
AS-I-MODE 0 CP 243-2 ở chế độ bảo vệ
1 CP 243-2 ở chế độ cấu hình
CP_READY 0 CP 243-2 chưa sẳn sàng hoạt động sau
khi bật nguồn cung cấp. Sự định giá của dữ liệu I/O hoặc các thông tin khác từ CP chưa được cho phép.
1 CP 243-2 sẳn sàng hoạt động
AS-I_RESP 0/1 Bit đáp ứng đối với giao diện lệnh AS-
I
Bảng :Mô tả các bit
- Byte điều khiển (thanh ghi ngõ ra 8DO)
Chương trình sử dụng điều khiển việc trao đổi dữ liệu bằng CP 243-2 dùng thanh ghi này.
Cấu trúc byte điều khiển co theo bảng sau:
Bảng :Cấu trúc của byte điều khiển
Các bit của byte điều khiển được cho theo bảng sau:
Bit Giá trị Ý nghĩa
BS0 … BS5 0 … 63
(thập phân)
Các bit chọn bank trong Module tương tự Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM
TRANG – 124
AS-I_COM 0/1 Bit công việc cho giao diện lệnh AS-I
PLC_RUN 0 Báo cho CP 243-2 biết rằng CPU S7-200 đang
ở chế độ stop.
CP 243-2 gửi giá trị “0” đến tất cả các Slave nhị phân. Giá trị tương tự truyền tới ngõ ra của các Slave sẽ bị ngắt. CPU S7-200 tự động đặt giá trị “0” khi chuyển từ chế độ RUN sang STOP
1 Báo cho CP 243-2 biết rằng CPU S7-200 đang
ở chế độ RUN.
CP 243-2 gửi nội dung ngõ ra của thanh ghi 0 đến tất cả các AS-I Slave. Chương trình sử dụng phải đặt bit này lên “1” trong suốt quá trình khởi động.
Không được đặt bit PLC_RUN mãi ở mức “1” với S7-200 hoạt động các chức hệ thống chẳng hạn như : “cấu hình CPU/ cài đặt ngõ ra” hoặc “tác động các ngõ ra”
Bảng : Mô tả các bit của byte điều khiển
d. Module tương tự:
- Ý nghĩa của dữ liệu trong Module tương tự:
Module tương tự của CP 243-2 gồm 4 vùng :
o Thanh ghi nhận dạng , 8 bit.
o Thanh ghi lỗi, 8 bit.
o Thanh ghi ngõ vào 8AI .
o Thanh ghi ngõ ra 8AO.
Biều đồ xử lý chức năng giữa CPU và Module tương tự của CP 243-2 được biểu diễn theo hình vẽ sau:
Hình 4.43: Biểu đồ xử lý dữ liệu Module tương tự của CP 243-2