Giới thiệu PLC S7-1500:
Bộ lập trình S7-1500 [7] [11] (hay còn gọi là PLC S7-1500) là bộ điều khiển chính cho giải pháp tích hợp hệ thống trong các nhà máy sản xuất và công nghiệp gia công. Đây là một máy tính điện tử được sử dụng trong các quá trình tự động hóa trong công nghiệp.
Hình 2.34. PLC S7-1500 thực tế
Thiết bị điều khiển có thể “lập trình mềm”, làm việc theo chương trình lưu trong bộ nhớ (như 1 máy tính điều khiển chuyên dụng). Thích hợp nhất cho điều khiển logic
(thay thế các rơle), song cũng có thể chức năng điều chỉnh (như PID) và các chức năng tính toán khác.
Cấu tạo của bộ lập trình S7 -1500 bao gồm:
+ Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM).
+ Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC. Các dòng CPU của dòng điều khiển SIMATIC S7-1500 là bộ điều khiển thế hệ mới của
SIEMENS và là 1 cốt mốc quan trọng trong tự động hóa. S7-1500 với nhiều tính năng cải tiến cho sự tối ưu hóa hoạt động, dễ dàng sử dụng trong hoạt động. S7-1500 là dòng PLC hoàn hảo cho hệ thống tự động như:
+Hiệu suất của hệ thống cao do thời gian đáp ứng ngắn và chất lượng điều khiển cao nhất.
+ Tích hợp công nghệ điều khiển vị trí. + Tích hợp chức năng bảo mật cao nhất.
+ Cải tiến thiết kế, dễ dàng trong việc sử dụng cũng như kiểm tra hệ thống. + Tích hợp chuẩn đoán lỗi hệ thống, tự động hiển thị trên màn hình.
+ TIA Portal giúp cho việc lập trình hiệu quả và giảm giá thành sản phẩm. + Bus kết nối module tốc độ cao giúp xử lý tín hiệu nhanh hơn.
+ 3 cổng truyền thông Ethernet với 2 IP.
+ Vẽ đồ thị (Trace): giúp việc chuẩn đoán các ứng dụng Motion và biến tần chính xác.
+ Chức năng điều khiển trục và tốc độ được tích hợp. + Chức năng điều khiển PID (version 2.0).
+ Nhiều cấp bảo mật cho chương trình.
+ Màn hình hiển thị các trạng thái của CPU và module cũng như chuẩn đoán lỗi. Các CPUs có thể được sử dụng cho các ứng dụng nhỏ và tầm trung, cũng như đối với các khu vực cao cấp của máy và nhà máy tự động hóa.
Bảng 2.1. Bảng phân loại PLC
CPU Phân loại hiệu suất Giao tiếp PROFI BUS Giao tiếp PROFI NET Bộ nhớ làm việc Thời gian xử lý cho mỗi bit CPU 1511-1 PN
Dòng CPU tiêu chuẩn cho những ứng dụng nhỏ tới trung bình - 1 1.15MB 60ns CPU 1511F-1 PN
Dòng CPU tiêu chuẩn cho những ứng dụng trung bình
- 1 1.23MB 60ns
CPU 1513-1 PN
Dòng CPU tiêu chuẩn cho những ứng dụng trung bình
- 1 1.8MB 40ns
CPU 1513F-1 PN
Dòng CPU có độ tin cậy cao cho những ứng dụng trung bình - 1 1.95MB 40ns CPU 1515-2 PN
Dòng CPU có độ tin cậy cao cho những ứng dụng trung bình to lớn - 2 3.5MB 30ns CPU 1515F-2 PN
Dòng CPU có độ tin cậy cao cho những ứng dụng trung bình to lớn -- 2 3.75MB 30ns CPU 1516-3 PN/DP
Dòng CPU tiêu chuẩn cho những ứng dụng cao cấp và những nhiệm vụ truyền tải thông tin
CPU 1516F-3 PN/DP
Dòng CPU tiêu chuẩn cho những ứng dụng cao cấp và những nhiệm vụ truyền tải thông tin
1 2 6.5MB 10ns
CPU 1517-3 PN/DP
Dòng CPU tiêu chuẩn cho những ứng dụng đòi hỏi và những nhiệm vụ truyền tải thông tin
1 2 10MB 2ns
CPU 1517F-3 PN/DP
Dòng CPU có độ tin cậy cao cho những ứng dụng đòi hỏi và những nhiệm vụ truyền tải thông tin
1 2 11MB 2ns
CPU 1518-4 PN/DP
Dòng CPU tiêu chuẩn cho những ứng dụng hiệu suất cao, đòi hỏi những nhiệm vụ truyền thông và tốc độ
1 3 24MB 1ns
CPU 1518F-4 PN/DP
Dòng CPU có độ tin cậy cao cho những ứng dụng hiệu suất cao, đòi hỏi những nhiệm vụ truyền thông và tốc độ
1 3 26MB 1ns
Khác với phương pháp điều khiển cứng, trong hệ thống điều khiển có lập trình, cấu trúc bộ điều khiển và cách đấu dây độc lập với chương trình. Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển được viết nhờ sự giúp đỡ của một máy vi tính.
Để thay đổi tiến trình điều khiển, chỉ cần một thay đổi nội dung bộ nhớ điều khiển, chứ không cần thay đổi cách nối dây bên ngoài. Qua đó, thấy được ưu điểm của phương pháp điều khiển lập trình được so với phương pháp điều khiển cứng. Do đó, phương pháp này được sử dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển vì rất mềm dẻo…
Phương pháp điều khiển lập trình được thực hiện theo các bước sau:
Giới thiệu HMI
HMI [8] là từ viết tắt của Human Machine Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành và máy móc thiết bị. Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao diện” với một máy móc thì đó là một HMI.
Hình 2.35. HMI thực tế
Các thiết bị HMI truyền thống bao gồm:
Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo, các bộ tự ghi dùng giấy. Nhược điểm:
+ Thông tin không đầy đủ. + Thông tin không chính xác.
+ Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế. + Độ tin cậy và ổn định thấp.
Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng. Các thiết bị HMI hiện đại: Do phát sự phát triển của Công nghệ thông tin và Công nghệ Vi điện tử, HMI ngày nay sử dụng các thiết bị tính toán mạnh mẽ.
HMI hiện đại chia làm 2 loại chính:
+ HMI trên nền PC và Windows/MAC: SCADA, Citect…
+ HMI trên nền nhúng: HMI chuyên dụng, hệ điều hành là Windows CE 6.0. Ngoài ra còn có một số loại HMI biến thể khác Mobile HMI dùng Palm, Poket PC. Các ưu điểm của HMI hiện đại:
+ Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin. +Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết.
+ Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa.
+ Tính “Mở”: có khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiều loại giao thức.
+ Khả năng lưu trữ cao. Các thành phần của HMI:
+ Phần cứng: màn hình, các phím bấm và chíp (CPU).
+ Phần mềm: Các công cụ xây dựng HMI, công cụ mô phỏng, hàm và lệnh, công cụ kết nối và nạp chương trìh, gỡ rối…
+ Kết nối truyền thông: Các cổng giao tiếp (RS232, RS485, Ethernet, USB), các giao thức truyền thông (Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus…).