IV.1. TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300. IV.1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN PLC.
Bộ điều khiển lập trỡnh PLC (programmable logic controller) được tạo ra từ ý tưởng của một nhúm kỹ sư thuộc hóng general motors_ Mỹ vào năm 1968 nhằm
1. Carrier sense 2. Multiple access 3. Collision 4. Detection
A Phỏt hiện xung đột, huỷ bỏ bức điện. Chờ một thời gian ngẫu nhiờn và lặp lại bước 1
C Phỏt hiện xung đột, huỷ bỏ bức điện. Chờ một thời gian ngẫu nhiờn và lặp lại bước 1 A B C A B C A B C A B C
để thay thế những mạch điều khiển bằng Rơle và thiết bị rời rạc, cồng kềnh. Cỏc kỹ sư hóng General Motors đó đề ra cỏc chỉ tiờu cho bộ điều khiển lập trỡnh như sau:
Dễ lập trỡnh và thay đổi chương trỡnh điều khiển, sử dụng thớch hợp trong cỏc nhà mỏy.
Cấu trỳc dạng module dễ bảo trỡ và sửa chữa.
Độ tin cậy lớn trong mụi trường sản xuất của nhà mỏy cụng nghiệp. Dựng linh kiện bỏn dẫn nờn cú kớch thước nhỏ hơn mạch Rơle, với
chức năng tương đương.
Giỏ thành rẻ, cú khả năng cạnh tranh.
Vào giữa thập niờn 70, cụng nghệ PLC nổi bậc nhất là điều khiển tuần tự theo chu kỳ và theo bit dựa trờn nền tảng của CPU. Thiết bị AMD 2901 và AMD 2903 trở nờn phổ biến mà ngày nay một vài loại PLC vẫn cũn dựa trờn nền tảng của AMD 2903. Lỳc này phần cứng cũng phỏt triển: Bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngừ vào/ra nhiều hơn, nhiều module chuyờn dựng hơn. Vào năm 1976, PLC cú khả năng truyền thụng, dựng điều khiển cỏc ngừ vào/ra ở xa với khoảng cỏch khoảng 200 met.
Thập niờn 80, bằng nổ lực tiờu chuẩn hoỏ hệ giao tiếp với giao diện tự động hoỏ của hóng General Motor (MAP-Manufactoring Automation Protocol), kớch thước của PLC giảm, cú thể lập trỡnh bằng biểu tượng trờn mỏy tớnh cỏ nhõn thay vỡ thiết bị lập trỡnh đầu cuối chuyờn dụng hoặc lập trỡnh bằng tay.
Thập niờn 90, những giao diện phần mềm mới cú cấu trỳc lệnh giảm và cấu trỳc của những giao diện được cung cấp từ thập niờn 80 đó được đổi mới.
Hiện nay những loại PLC cú thể lập trỡnh bằng ngụn ngữ sơ đồ khối (FBD), cấu trỳc lệnh (STL), sơ đồ hỡnh thang (LAD).
Cú một số thuật ngữ dựng để mụ tả bộ điều khiển lập trỡnh, tuỳ vào những nước và khu vực mà cú những tờn gọi khỏc nhau:
PC-Programable Controller (Anh).
PLC- Programable logic Controller (Mỹ). PBS-Programable Binary System (Thuỵ Điển).
Hai thuật ngữ PLC và PBS đều thể hiện bộ điều khiển lập trỡnh làm việc với tớn hiệu nhị phõn. Thực tế, hầu hết cỏc bộ điều khiển lập trỡnh đều cú khả năng xử lý tớn hiệu liờn tục (Analog) nờn nú khụng núi lờn hết khả năng của bộ điều khiển lập trỡnh. Vỡ PC được viết tắc từ Programable Controller (bộ điều khiển lập trỡnh) nhưng mỏy tớnh cỏ nhõn cũng được viết tắc là PC (Personal Computer). Do vậy, để trỏnh nhầm lẫn người ta thường sử dụng PLC để chỉ bộ điều khiển lập trỡnh.
Cú nhiều hóng sản xuất PLC như Siemens, Allen-Bradley, Omrom, General Motor, GE Fanuc, Modicon, Tele Monanique.
Những loại PLC của Siemens gồm cú cỏc họ: Simatic S5, Simatic S7, Simatic 500/505. Mỗi họ PLC của Siemens cú nhiều phiờn bản khỏc nhau. Vớ dụ, họ Simatic S7 cú S7-200, S7-300, S7-400, S7-500. Trong đú, mỗi loại S7 cú nhiều loại CPU khỏc nhau như S7-300 cú CPU 312, CPU 313, CPU 314, CPU 315, CPU 316, CPU 388-4, CPU 614
IV.1.2 PHẦN CỨNG PLC.
Thiết bị điều khiển khả trỡnh SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu module. Cỏc module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khỏc nhau. Việc xõy dựng PLC theo cấu trỳc module rất thuận tiện cho việc thiết kế cỏc hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống. Số cỏc modul được sử dụng nhiều hay ớt tuỳ theo từng ứng dụng nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải cú một modul chớnh là modul CPU, cỏc modul cũn lại là những modul truyền và nhận tớn hiệu với đối tượng điều
khiển bờn ngoài như động cơ, cỏc đốn bỏo, cỏc rơle, cỏc van từ. Chỳng được gọi chung là cỏc modul mở rộng.
Modul mở rộng gồm cú : Modul nguồn ( PS ), Modul mở rộng cổng tớn hiệu vào ra ( SM như DI, DO, DI/DO, AI, AO, AI/AO), Modul ghộp nối IM (Interface module), Modul cú chức năng điều khiển riờng (FM), Modul phục vụ truyền thụng (CP_Communication module)
M COIL VALE
PS CPU IM SM:DI SM:DO SM:AI SM:AO FM CP
Mụ hỡnh kết nối của SIMATIC S7-300. 1. Module nguồn PS307 của S7-300.
Module PS307 cú nhiệm vụ chuyển đổi nguồn xoay chiều 120/230V thành nguồn một chiều 24V để cung cấp cho cỏc module khỏc của PLC. Ngoài ra module nguồn cũn cú nhiệm vụ cung cấp nguồn cho cỏc sensor và cỏc thiết bị truyền động kết nối trực tiếp với PLC. Đú là trường hợp cỏc thiết bị này
cú cụng suất nhỏ.
Modul nguồn thường đặt bờn trỏi của PLC: Mặt trước của module nguồn bao gồm:
Một đốn led bỏo hiệu điện ỏp ra 24 V DC.
Một nỳt dựng để chọn điện ỏp đầu vào là 120 VAC hoặc 230 VAC.
Một cụng tắc dựng để tắt/bật diện ỏp ra. Mặt sau của module nguồn bao gồm:
Cỏc lổ để nhận điện ỏp vào và ra. Khe dựng để gắn module lờn panel.
Module nguồn PS307 cú 3 loại: PS307-1B, PS307-1E, PS307-1K. Sự khỏc nhau giữa 3 loại này thể hiện ở cường độ dũng vào và dũng ra của module.