Màn hỡnh PC
PS307-1B 1E 1K PS307-1B 1E 1K Đèu vào
Đèu vào
Điện áp đèu vào
- Các mức điện áp - Giới hạn cho phép Tèn sỉ dòng điện - Các mức giá trị - Giới hạn cho phép Dòng vào -Dòng ứng với điện áp vào 230V -Dòng ứng với điện áp vào 120V 120/230 V AC 93ữ132V 50/60 Hz 47 đến 63 Hz 0,5 A 1 A 1,7 A 0,8 A 2 A 3,5 A Đèu ra Điện áp đèu ra - Mức điện áp - Giới hạn cho phép Dòng ra - Các mức giá trị Các thông sỉ chung Hiệu suÍt
Hao phí điện năng
24 V DC 24V+5%, lúc không tải 2 A 5 A 10A 83% 87% 89% 10W 18W 30W
2. Khối xử lớ trung tõm (CPU)
Module CPU là loại module cú chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, cỏc bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thụng (RS485) và cú thể cú một vài cổng vào ra số. Cỏc cổng vào ra số cú trờn CPU được gọi là cổng vào ra onboard.
Trong họ PLC S7- 300 cú nhiều loại module CPU khỏc nhau, được đặt tờn theo bộ vi xử lý cú trong nú như module CPU 312, module CPU 314, module CPU 315,...
Những module cựng một vi xử lý nhưng khỏc nhau về cổng vào/ra onboard cũng như cỏc khối hàm đặc biệt được tớch hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành
phục vụ việc sử dụng cỏc cổng vào/ra onboard này được phõn biệt với nhau trong tờn gọi bằng cụm từ chữ cỏi IFM (Intergrated Funtion Module) như : CPU 312 IFM, CPU 313, CPU 314IFM, CPU 314, CPU 215...
Ngoài ra cũn cú cỏc loại module CPU với hai cổng truyền thụng, trong đú cổng truyền thụng thứ hai cú chức năng chớnh là phục vụ việc nối mạng phõn tỏn, và phõn biệt với cỏc CPU khỏc bằng cỏch thờm cụm từ DS (Distributed Port).
Cỏc CPU này được chế tạo theo mức độ tăng dần về tớnh năng sử dụng: CPU 312 IFM : là sự tớch hợp giữa khối CPU với cỏc đầu vào/ra số (digital
inputs/outputs) dựng để điều khiển cỏc hệ thống nhỏ khụng xử lý cỏc tớn hiệu tương tự.
CPU 313 : dựng để điều khiển những hệ thống lớn hơn đũi hỏi phải lập trỡnh phức tạp hơn.
CPU 314 IFM : là sự tớch hợp giữa khối CPU với cỏc đầu vào/ra tương tự và số (digital and analog inputs/outputs) dựng để điều khiển những thiết bị đũi hỏi thời gian đỏp ứng nhanh và cỏc chức năng riờng biệt.
CPU 314 : được dựng để điều khiển những hệ thống lớn đũi hỏi phải lập trỡnh phức tạp và xử lý cỏc lệnh với tốc độ lớn.
CPU 315/315_2 DP : được dựng cho những cụng việc phức tạp đũi hỏi phải lập trỡnh nhiều và phõn chia cấu trỳc tự động.
SIMENS cung cấp 3 loại module xử lý vào/ra của tớn hiệu số đú là:
Input Digital Modules: Module cú nhiệm vụ nhận cỏc tớn hiệu số từ thiết bị ngoại vi vào vựng đệm để xử lý. Tương ứng với số lượng đầu vào và hiệu điện thế của đầu vào SIMENS cung cấp một số
loại module sau:
SM 321: DI 8ì120/230 VAC SM 321: DI 16ì24 VDC. SM 321: DI 16(24 VDC; cú xử lý và chuẩn đoỏn cỏc ngắt. SM 321: DI 16(24 VDC; cú nguồn vào. SM 321: DI 16ì120 VAC SM 321: DI 32ì24 VDC. Digital Output Modules : Module cú nhiệm vụ xuất cỏc tớn hiệu số từ vựng đệm xử lý ra thiết bị ngoại vi.
Căn cứ vào số số đầu ra và điện ỏp đầu ra SIMENS cung cấp một số modul đầu ra tớn hiệu số như sau:
SM322: DO 32ì24 VDC/0,5 A: module cờ 32 đèu ra điện áp mĩt chiều 24 VDC.
SM322: DO 16ì24 VDC/0,5 A: module cờ 16 đèu ra điện áp mĩt chiều 24 VDC.
SM322: DO 8ì24 VDC/0,5 A: module cờ 8 đèu ra điện áp mĩt chiều 24 VDC, cờ thiết lỊp các hàm chuỈn đoán ngắt.
SM322: DO 8ì24 VDC/2 A.
SM322; DO 16ì120 VAC/1 A: module cờ 16 đèu ra điện áp xoay chiều 120 VAC/1A.
SM322; DO 8ì120/230 VAC/2 A: module cờ 8 đèu ra điện áp xoay chiều 120/230 VAC/2A.
Digital input/output modules: Ngoài những module xử lý vào tớn hiệu số và những module xử lý ra tớn hiệu số chuyờn biệt SIMENS cũn đưa ra một số module tớch hợp hai nhiệm vụ núi trờn tạo thành module xử lý vào/ra tớn hiệu số (Digital input/output modules). Dưới đõy là một số module loại này:
SM323: DI 16/DO 16 ( 24 VDC/0,5 A: Là module cú 16 đầu vào 24 VDC/0,5 A và 16 đầu ra 24 VDC/0,5 A.
SM323: DI 8/DO 8 ( 24 VDC/0,5 A: Là module cú 8 đầu vào 24 VDC/0,5 A và 8 đầu ra 24 VDC/0,5 A.
Caực module input/output Analog S7_300:
SIMENS cung cấp 3 loại module input/output Analog chớnh đú là:
Input Analog modules: Module cú nhiệm vụ chuyển cỏc tớn hiệu tương tự từ cỏc thiết bị ngoại vi thành cỏc tớn hiệu số để tiến hành xử lý bờn trong S7_300.
Output Analog modules: Module cú nhiệm vụ chuyển đổi cỏc tớn hiệu số của S7_300 thành cỏc tớn hiệu tương tự để phục vu cỏc quỏ trỡnh hoạt động của thiết bị ngoại vi.
Input/Outputs Analog module: Module tớch hợp nhiệm vụ của cả hai loại module núi trờn.
Cỏc CPU của S7_300 chỉ xử lý được cỏc tớn hiệu số, vỡ vậy cỏc tớn hiệu analog đều phải được chuyển đổi thành tớn hiệu số. Cũng như cỏc module số, người sử dụng cũng cú thể thiết lập cỏc thụng số cho cỏc module analog.
Đối với cỏc kờnh đầu vào, cỏc thụng số cú thể là:
Thiết lập ngắt.
Ngắt xử lý giới hạn cỏc giỏ trị.
Ngắt chuẩn đoỏn lỗi. Phộp đo.
Đối với cỏc kờnh đầu ra, cỏc thụng số cú thể là:
Thiết lập ngắt. Ngắt chuẩn đoỏn lỗi. Cỏc giỏ trị thay thế. Tớn hiệu ra.
4. Module ghộp nối (Interface modules - IM).
Cỏc module ghộp nối (IM) cho phộp thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều cấu hỡnh. S7_300 cung cấp 3 loại module ghộp nối sau:
IM 360: Là module ghộp nối cú thể mở rộng thờm một tầng chứa 8 module trờn đú với khoảng cỏch tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU.
IM 361: Là module ghộp nối cú thể mở rộng thờm ba tầng, với một tầng chứa 8 module với khoảng cỏch tối đa là 10 m đũi hỏi cung cấp một nguồn 24 VDC cho mỗi tầng.
IM 365: Là module ghộp nối cú thể mở rộng thờm một tầng chứa 8 module trờn đú với khoóng cỏch tối đa là 1m lấy nguồn từ CPU.
VI.1.3. TỔ CHỨC BỘ NHỚ CPU.
Cấu trỳc bộ nhớ CPU của PLC S7-300 bao gồm: Vựng nhớ chứa cỏc thanh ghi.
Vựng system memory. Vựng Load memory. Vựng Work memory.
Load memory: là vựng nhớ chứa chương trỡnh ứng dụng (do người sử dụng viết) bao gồm tất cả cỏc khối chương trỡnh ứng dụng OB, FC, FB, cỏc khối chương trỡnh trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFC, SFB) và cỏc khối dữ liệu DB.
Systerm memory: Là vựng nhớ chứa cỏc bộ đệm vào/ra số (Q, I), cỏc biến cờ (M), thanh ghi T-Word, PV, T-bit của Timer, thanh ghi C-Word, PV, C-bit của Couter.
Work memory: Là vựng nhớ chứa cỏc khối DB đang được mở, khối chương trỡnh (OB, FC, FB, SFC hoặc SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phỏt cho những tham số hỡnh thức để cỏc khối chương trỡnh này trao đổi tham trị với hệ điều hành và với cỏc khối chương trỡnh khỏc (Local Block). Tại một thời điểm nhất định vựng Work memory chỉ chứa một khối chương trỡnh. Sau khi khối chương trỡnh đú được thực hiện xong thỡ hệ điều hành sẽ xoỏ nú khỏi Work memory và nạp vào đú khối chương trỡnh kế tiếp đến lược thực hiện.
Systerm memory Bộ đệm ra số Q Bộ đệm vào số I Vựng nhớ cờ M Timer T Couter C Work memory • Logic block • Data block
• Local block, Stack Load memory
• User program (EEPROM)
• User program (RAM) ACCU1 ACCU2 Accumulator AR1 AR2 Address register DB (share) DI (instance) Data block register
Status Status word
Hỡnh IV.1: Tổ chức bộ nhớ CPU
VI.1.4 VềNG QUẫT CHƯƠNG TRèNH.
PLC thực hiện chương trỡnh theo chu trỡnh lặp. Mỗi vũng lặp được gọi là vũng quột (scan). Mỗi vũng quột được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ cỏc cổng vào số tới vựng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trỡnh. Trong từng vũng quột chương trỡnh được thực hiện từ lệnh đầu tiờn đến lệnh kết thỳc của khối OB1 (Block End). Sau giai đoạn thực hiện chương trỡnh là giai đoạn chuyển cỏc nội dung của bộ đệm ảo Q tới cỏc cổng ra số. Vũng quột được kết thỳc bằng giai đoạn truyền thụng nội bộ và kiểm tra lỗi .
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vũng quột gọi là thời gian vũng quột (Scan time). Thời gian vũng quột khụng cố định, khụng phải vũng quột nào cũng thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Mà tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trỡnh được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu được truyền thụng.. .trong vũng quột đú.
Hỡnh IV.2: Vũng quột chương trỡnh
Như vậy việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tớnh toỏn và việc gửi tớn hiệu điều khiển tới đối tượng cú một khoảng thời gian trễ đỳng bằng thời gian vũng quột. Núi cỏch khỏc thời gian vũng quột quyết định tớnh thời gian thực của chương trỡnh điều khiển trong PLC. Thời gian vũng quột càng ngắn, tớnh thời gian thực của chương trỡnh càng cao.
Chương trỡnh xử lớ ngắt cú thể xõm nhập vào bất kỡ giai đoạn nào của chu trỡnh vũng quột. Vỡ thế, thời gian vũng quột sẽ càng lớn khi càng cú nhiều tớn hiệu ngắt xuất hiện trong vũng quột. Do đú, để nõng cao tớnh thời gian thực cho chương trỡnh điều khiển, tuyệt đối khụng nờn viết chương trỡnh xử lý ngắt quỏ dài hoặc quỏ lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trỡnh điều khiển.
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thường lệnh khụng làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà chỉ thụng qua bộ đệm ảo. Việc truyền thụng gữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong cỏc giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số module CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi cụng việc khỏc, ngay cả chương trỡnh xử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra.
VI.1.5. TRAO ĐỔI DỮ LIỆU GIỮA CPU VAè CÁC MODULE MỞ RỘNG.
Truyền thụng và kiểm tra nội
bộ Chuyển dữ liệu từ cổng vào tới I Thực hiện chương trỡnh Chuyển dữ liệu từ cổng vào Q VềNG QUẫT
Trong trạm PLC luụn cú sự trao đổi dữ liệu giữa CPU với cỏc module mở rộng thụng qua bus nội bộ. Ngay tại đầu vũng quột, cỏc dữ liệu tại cổng vào của cỏc module số (DI) sẽ được CPU chuyển tới bộ đệm vào số (process image input table- I). Cuối mỗi vũng quột, nội dung của bộ đệm ra (process image output table-Q) lại được CPU chuyển tới cổng ra của cỏc module ra số (DO). Việc thay đổi nội dung hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trỡnh ứng dụng. Nếu trong chương trỡnh ứng dụng cú nhiều lệnh đọc cổng vào số thỡ cho dự giỏ trị logic thực cú của cỏc cổng vào này cú thể bị thay đổi trong quỏ trỡnh thực hiện vũng quột, chương trỡnh sẽ vẫn luụn đọc được cựng một giỏ trị từ I và giỏ trị đú chớnh là giỏ trị của cổng vào cú tại thời điểm đầu vũng quột. Cũng như vậy, nếu chương trỡnh ứng dụng nhiều lần thay đổi giỏ trị cho một cổng ra số thỡ do nú chỉ thay đối nội dung bit nhớ tương ứng trong Q nờn chỉ cú giỏ trị thay đổi cuối cựng mới thực sự đưa tới cổng ra vật lý của module DO.
Khỏc hẳn với việc đọc/ghi cổng số, việc truy nhập cổng vào/ra tương tự lại được CPU thực hiện trực tiếp với module mở rộng (AI/AO). Như vậy mỗi lệnh đọc giỏ trị từ địa chỉ thuộc vựng PI (peripheral input) sẽ thu được một giỏ trị đỳng bằng giỏ trị thực cú ở cổng tại thời điểm thực hiện lệnh.
Tương tự khithực hiện lệnh gửi một giỏ trị (số nguyờn 16 bits ) tới địa chỉ của vựng PQ (peripheral output), giỏ trị đú sẽ đươcỹ gửi ngay tới cổng ra tương tự của module.
Tuy nhiờn miền địa chỉ PI và PQ lại được cung cấp nhiều hơn là số cỏc cổng vào/ra tương tự cú thể cú của một trạm. Điều này tạo khả năng kết nối cỏc cổng vào/ra số với những địa chỉ dụi ra đú trong PI/PQ giỳp chương trỡnh ứng dụng cú thể truy nhập trực tiếp cỏc module DI/DO mở rộng để cú được giỏ trị tức thời tại cổng mà khụng cần thụng qua bộ đệm I và Q.
Hỡnh IV.3
Nguyờn lý trao đổi dữ liệu
giữa CPU và cỏc module mở
rộng
VI.1.6. CẤU TRÚC
CHƯƠNG TRèNH Lập trỡnh tuyến tớnh
Kỹ thuật lập trỡnh tuyến tớnh là phương phỏp lập trỡnh mà toàn bộ chương trỡnh ứng dụng sẽ chỉ nằm trong một khối OB1. Kỷ thuật này cú ưu điểm là gọn, rất phự hợp với những bài toỏn điều khiển đơn giản, ớt nhiệm vụ.
Lệnh 2 Lệnh 1 Vũng quột OB1 Chương trỡnh ứng dụng (user program) Modul e AI Modul e DI Process image input
table (I) Modul
e DO Modul e AO Đọc/ghi giỏn tiếp Đọc trực tiếp 0 : 127 256 : 767 Peripheral input PI (64K) Peripheral output PQ (64K) Process imag output table (Q) : : 0 : 127 256 : 767 : : Ghi trực tiếp
Hỡnh IV.4 Lập trỡnh tuyến tớnh. Lập trỡnh cú cấu trỳc
Chương trỡnh được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riờng và cỏc phần này nằm trong những khối chương trỡnh khỏc nhau. Loại hỡnh cấu trỳc này phự hợp với những bài toỏn điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp. PLC S7-300 cú 4 loại khối cơ bản:
- Loại khối OB (Oganization block): Khối tổ chức và quản lý chương trỡnh điều khiển. Cú nhiều loại khối OB với những chức năng khỏc nhau, chỳng được phõn biệt với nhau bằng một số nguyờn đi sau nhúm kớ tự OB, vớ dụ OB1, OB35, OB40, OB80,..Trong khi khối OB1 được thực hiện đều đặn ở từng vũng quột trong giai đoạn thực hiện chương trỡnh (giai đoạn 2) thỡ cỏc khối OB khỏc chỉ được thực hiện khi xuất hiện tớn hiệu bỏo ngắt tương ứng, núi cỏch khỏc chương trỡnh viết trong khối OB này chớnh là chương trỡnh xử lý tớn hiệu ngắt (event).
- Loại khối FC (Program block): Khối chương trỡnh với những chức năng riờng giống như một chương trỡnh con hoặc một thủ tục (chương trỡnh con cú biến hỡnh thức). Một chương trỡnh ứng dụng cú thể cú nhiều khối FC và cỏc khối FC này được phõn biệt với nhau bằng một số nguyờn sau nhúm ký tự FC, chẳng hạn như FC1, FC2, ..
- Loại khối FB (Function block): Là loại khối FC đặc biệt cú khả năng trao đổi một lượng dữ liệu lớn với cỏc khối chương trỡnh khỏc. Cỏc dữ liệu này phải được tổ chức thành khối dữ liệu riờng cú tờn gọi là Data block. Một chương trỡnh ứng dụng cú thể cú nhiều khối FB và cỏc khối FB này được phõn biệt với nhau bằng một số nguyờn sau nhúm ký tự FB, chẳng hạn như FB1, FB2, ..
- Loại khối DB (Data block): Khối chứa cỏc dữ liệu cần thiết để thực hiện chương trỡnh. Cỏc tham số của khối do người dựng tự đặt. Một chương trỡnh ứng dụng cú thể cú nhiều khối DB và cỏc khối DB này được phõn biệt với nhau bằng một số nguyờn sau nhúm ký tự DB, chẳng hạn như DB 1, DB 2, ..
Chương trỡnh trong cỏc khối được liờn kết với nhau bằng cỏc lệnh gọi khối, chuyển khối. Xem những phần chương trỡnh trong cỏc khối như là chương trỡnh con thỡ S7-300 cho phộp gọi chương trỡnh con lồng nhau, tức là từ chương trỡnh con này gọi đến một chương trỡnh con khỏc và từ chương trỡnh con này lại gọi tới chương trỡnh con thứ 3. ..Số cỏc lệnh gọi lồng nhau phụ thuộc vào từng chủng loaỹi module CPU mà ta sử dụng. Vớ dụ như đối với module CPU314 thỡ số lệnh gọi lồng nhau