Chương 3 : Kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi
3.2. Phần mềm mô phỏng S7-200
3.2.1. Xuất chương trình:
Chương trình điều khiển đã được viết trên phần mềm Micro WIN. Khi lưu trữ thông thường ta vào save hay Save as để lưu trữ hoặc ta có thể thực hiện download xuống PLC S7- 200 để thực hiện chạy chương trình.
Vấn đề ta quan tâm ở đây là chạy mơ phỏng chương trình: Cách thức tương tự như lưu dữ tuy nhiên ta vào File chọn Export. Việc Export giúp lưu giữ dưới dạng đặc biệt sẽ chứa trong nguồn source của phầm mềm mô phỏng.
Công việc thực hiện đến đây coi như nhiệm vụ của phần mềm lập trình là kết thúc ta đóng chương trình vào và tiến hành mơ phỏng nhờ phần mềm mô pháng.
3.2.2. Sử dụng phần mềm mơ phỏng
Hình 3.43: Biểu tượng chương trình mơ phỏng.
- Các bước tiến hành mô phỏng thực hiện như sau:
Hình 3.44: Giao diện phần mềm mơ phỏng.
- Màn hình khỏi động
Hình 3.45: Giao diện nhập mật mã.
Hệ thống yêu cầu nhập mật mã: 6596.
Sau khi mật mã được chấp nhận, phần mềm cho phép mô phỏng ta vào menu File chọn Load program như hình dưới:
Hình 3.46: Nạp chương trình mơ phỏng.
Cho phép mở chương trình muốn mô phỏng chọn tiếp. Hệ sẽ cho ta tiếp 1 bảng hỏi. Đánh dấu cho các mục như hình vẽ và Chọn Accept.
Hình 3.47: Chọn phiên bản phần mềm mô phỏng và nội dung hiển thị mô phỏng.
Màn hình kế tiếp cho ta chọn bài muốn mô phỏng nằm trong Source Path ( C Program File Siemens Step 7 Micro WIN V4.0 Source tên bài cần mơ phỏng).
Hình 3.48: Giao diện phần mềm sau khi nạp file.
Bài giao thông 6 đèn đã được mở: Trong đó xuất hiện hai bảng mơ phỏng kế tiếp đó là Program (OB1) và KOP.
Chương trình chính dạng STL được mơ phỏng:
Hình 3.49: Cửa sổ mơ phỏng chương trình dạng STL.
Để tiếp tục, chuyển PLC về chế độ Run bằng cách nhấp chuột vào phím màu xanh trên màn hình như hình vẽ.
Hình 3.51: Chọn chế độ Run để mơ phỏng.
Hình 3.52: Hộp thoại chọn thực hiện chế độ Run (Chọn Yes).
Khi đó đèn hiệu ở chế độ Stop màu vàng cam sẽ chuyển sang đèn xanh và chương trình đã sẵn xàng chạy mơ phỏng theo u cầu cơng nghệ
- Bộ giả định tín hiệu vào màu xanh cho phép ta vận hành.
Các cơng tắc đầu vào có thể tắt bật.
Chương trình hoạt động đúng các đèn ngõ vào ra sáng tắt theo u cầu cơng nghệ.
Hình 3.54: Giao diện hiển thị trạng thái ngõ vào/ra của PLC.
Quan sát dưới dạng ladder:
Hình 3.55: Chọn shorcut State Program để quan sát trạng thái hiện hành của PLC.
Để quan sát mô phỏng trên KOP vào State program như trên được:
Hình 3.56: Giao diện cửa sổ KOP hiển thị trạng thái ngõ vào/ra của PLC.
Để dừng mô phỏng ta nhấp vào nút Stop màu đỏ, phần mềm sẽ hỏi Place CPU in Stop mode ta chọn Yes.
3.3. KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VÀ CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI 3.3.1. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi:
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra.
Hình 3.59: Kết nối dây giữa ngõ ra của PLC với các thiết bị ngoại vi.
MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA KẾT NỐI GIỮA PLC VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI:
Hình 3.60: Sơ đồ khối hệ thống dùng PLC điều khiển động cơ.
Cơ cấu chấp hành Ngõ ra Nút nhấn On/Off (hoặc cảm biến) Ngõ vào Động cơ Dừng Khởi động Đèn hiển thị dừng Đèn hiển thị hoạt động Động cơ Ngõ ra Ngõ vào
Hình 3.61: Chương trình điều khiển động cơ.
THIẾT BỊ NGÕ VÀO/RA:
Hình 3.62: Sơ đồ khối của hệ thống dùng PLC.
SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI DÂY PLC: Cổng
truyền thơng
Ngõ ra
Hình 3.63: Sơ đồ kết nối PLC.
Hình 3.64: Kết nối module mở rộng dùng cáp dẹp nhiều sợi (ribbon).
KẾT NỐI VỚI PC:
Hình 3.65: Kết nối PLC dùng cáp truyền thông.
3.4. KIỂM TRA VIỆC NỐI DÂY BẰNG PHẦN MỀM :
Kết nối PLC với máy vi tính. Yêu cầu PLC đã nối dây cho một mạch điện cụ thể.
Sử dụng Status Chart trong phần mềm Step 7.
Đọc và thay đổi biến với Status Chart.
Cưỡng bức biến với Status chart.
Hình 3.66: Chọn lựa loại cáp truyền thông.
Trong cửa sổ STEP 7 - MicroWin 32, nhấp chuột lên biểu tượng Communications hoặc
Trên hộp đối thoại xuất hiện (Communications Setup), nhấp đúp lên biểu tượng PC/PPI Cable. Xuất hiện hộp thoại Setting the PG/PC Interface, chọn nút Properties và kiểm tra các
tham số.
Hình 3.67: Thiết lập thông số cho cáp truyền thông.
Trong cửa sổ STEP 7 - MicroWin 32, nhấp chuột lên biểu tượng Communications hoặc chọn View Component Communications.
Trên hộp đối thoại xuất hiện (Communications Setup), nhấp đúp lên biểu tượng Refresh. CPU đang được kết nối (và được cấp nguồn) sẽ xuất hiện như một biểu tượng. Có thể nhấp đúp lên biểu tượng này để kiểm tra các thơng số của PLC tương ứng.
Hình 3.68: Hộp thoại kết nối cáp truyền thông.
ĐẶT CẤU HÌNH TRUYỀN THƠNG CHO CPU S7-200:
Trong cửa sổ STEP 7 - MicroWin 32, nhấp chuột lên biểu tượng System Block.
Hoặc chọn Menu View > Component System Block. Trên hộp đối thoại xuất hiện (System Block), chọn trang Port(s) để xem và thay đổi các tham số truyền thơng.
Hình 3.69: Thay đổi tham số cho cáp truyền thông.
3.5 Câu hỏi và bài tập:
Câu 1: Ngõ vào của PLC có thể đóng điện cho cuộn dây rơ le để điều khiển một động cơ được không? Các khối vào và khối ra đóng vai trị gì trong việc giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngọai vi?
Câu 2: Các khối mở rộng ngõ vào/ra có lợi ích gì?
Câu 4: Một khối vào/ra mở rộng của PLC họ S7-200 loại EM223 gồm có 8 ngõ vào DC/8 ngõ ra rơle. Các ngõ vào được nối với 4 nút nhấn, 2 ngõ ra được nối với một rơle trung gian sử dụng nguồn 24VDC dùng để đóng mạch cho một contactor 220VAC để điều khiển động cơ 3 pha 220V/380V. 2 ngõ ra được nối với 2 đèn báo 220VAC để báo chiều quay của động cơ. 2 ngõ ra được sử dụng cho các van khí nén 24 VDC. Hãy vẽ sơ đồ nối dây các ngõ vào và ra này với ngoại vi theo yêu cầu.
Câu 5: Hãy thiết kế một dự án được điều khiển bằng PLC. Trước khi đặt hàng, cần phải phác thảo việc nối dây cơ bản và chọn lựa các loại PLC hoặc khối vào/ra có các ngõ vào/ra tương ứng. Các thiết bị được sử dụng để nối với các ngõ vào gồm có: 2 cơng tắc hành trình, 1 nút nhấn thường hở, 1 nút nhấn thường đóng và một tiếp điểm nhiệt. Ngõ ra sẽ điều khiển một van solenoid 24VDC, một đèn báo 110VAC và một động cơ 220VAC/50HP. Hãy lựa chọn loại PLC hoặc một khối vào/ra phù hợp và kết nối dây theo yêu cầu đặt ra.
Câu 6: Hãy phác thảo sơ đồ nối dây cho các ngõ ra PLC theo yêu cầu được liệt kê dưới đây:
- Một van khí nén có 2 cuộn dây solenoid. - Một đèn báo 24VDC.
- Một đèn báo 120 VAC.
Chương 4: TẬP LỆNH PLC S7-200 Mã chương: ĐKLT PLC 04 Mã chương: ĐKLT PLC 04
Mục tiêu:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng :
Kiến thức: Trình bày được kí hiệu và ý nghĩa của tập lệnh PLC S7-200. Kỹ năng: Sử dụng thành thạo tập lệnh PLC S7-200 để viết chương trình. Thái độ: Có tác phong và thái độ nghiêm túc trong học tập.
4.1. LỆNH CƠ BẢN: 4.1.1. Lệnh vào/ra:
- LOAD (LD) :
Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit.
Toán hạng gồm I, Q, M, SM, V, C, T.
o Dạng LAD : Tiếp điểm thường mở sẽ đóng nếu I0.0 =1
o Dạng STL : LD I0.0 = Q0.0 - LOAD NOT (LDN):
Lệnh LDN nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit.
Toán hạng gồm : I, Q, M, SM, V, C, T.
o Dạng STL : LDN I0.0 = Q0.0
- OUTPUT (=) :
Lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh. Nội dung ngăn xếp khơng bị thay đổi.
Tốn hạng bao gồm : I, Q, M, SM, T, C (bit)
o Mô tả lệnh OUTPUT bằng LAD như sau :
Nếu I0.0 = 1 thì Q0.0 sẽ lên 1 (cuộn dây nối với ngõ ra Q0.0 có điện)
o Dạng STL : Giá trị logic I0.0 được đưa vào bit đầu tiên của ngăn xếp, và bit này được sao chép vào bit ngõ ra Q0.0 .
LD I0.0
= Q0.0
4.1.2. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm:
- SET (S):
Lệnh dùng để đóng các điểm gián đoạn đã được thiết kế. Trong LAD, logic điều khiển dịng điện đóng các cuộn dây đầu ra. Khi dịng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuộn dây đóng các tiếp điểm. Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến các điểm thiết kế. Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S sẽ đóng 1 tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này.
o Dạng LAD : đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit, Toán hạng bao gồm I, Q, M, SM,T, C,V (bit).
o Dạng STL : Ghi giá trị logic vào một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S-bit. LD I0.0
S Q0.0, 5
- RESET (R):
Lệnh dùng để ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế. Trong LAD, logic điều khiển dòng điện ngắt các cuộn dây đầu ra. Khi dịng điều khiển đến các cuộn dây thì các cn dây mở các tiếp điểm. Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến các điểm thiết kế. Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh R sẽ ngắt 1 tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này.
o Dạng LAD : ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S-bit. Nếu S-bit lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xố bit đầu ra của Timer/ Counter đó... .Tốn hạng bao gồm I, Q, M, SM,T, C,V (bit)
o Dạng STL : xóa một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S-bit. Nếu S-bit lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xố bit đầu ra của Timer/Counter đó. LD I0.0
R Q0.0, 10
4.1.3. Các lệnh logic đại số Boolean:
Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập các mạch logic (khơng có nhớ). Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếp hay song song các tiếp điểm thường
đóng hay các tiếp điểm thường mở. Trong STL có thể sử dụng lệnh A (AND) và O (OR) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (AND NOT), ON (OR NOT) cho các hàm kín.
Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh. - AND (A):
Dạng LAD : Dạng STL :
LD I0.0 A I0.1 = Q0.0
- AND NOT (AN) :
Dạng LAD : Dạng STL : LD I0.0 AN I0.1 = Q0.0 - OR (O): Dạng LAD : Dạng STL : LD I0.0 O I0.1 = Q0.0 - OR NOT (ON): Dạng LAD : Dạng STL : LD I0.0 ON I0.1 = Q0.0
Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm, S7-200 cịn có 5 lệnh đặc biệt biểu diễn các phép tính của đại số Boolean cho các bit trong ngăn xếp, được gọi là lệnh stack logic. Đó là các lệnh ALD (AND Load), OLD (OR Load), LPS (Logic Push), LRD (Logic Read) và LPP (Logic Pop). Lệnh stack logic được dùng để tổ hợp, sao chụp hoặc xố các mệnh đề logic. LAD khơng có bộ đếm dành cho Stack logic.
STL sử dụng các lệnh stack logic để thực hiện phương trình tổng thể có nhiều biểu thức con và được biểu diển như sau:
- AND LOAD (ALD):
Dạng LAD : Dạng STL : LD I0.0 LD I0.1 O Q0.0 ALD = Q0.0 - OR LOAD (OLD): Dạng LAD : Dạng STL : LD I0.0 A I0.1 O Q0.0 = Q0.0
- LOGIC PUSH (LPS), LOGIC READ (LRD) , LOGIC POP (LPP):
LD I0.0 LPS LD I0.1 O Q0.0 ALD = Q0.0 LRD LD I0.2 O Q0.1 ALD = Q0.1 LPP A I0.3 = Q0.2 * Ý nghĩa của các lệnh: Lệnh Mơ tả Tốn hạng ALD (And load)
Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai của ngăn xếp bằng phép tính logic AND. Kết quả ghi lại vào bit đầu tiên. Giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bit.
Khơng có
OLD (Or load)
Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai của ngăn xếp bằng phép tính logic OR. Kết quả ghi lại vào bit đầu tiên. Giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bit.
Khơng có
LPS (Logic
Lệnh Logic Push (LPS) sao chụp giá trị của bit đầu tiên vào bit thứ hai trong ngăn xếp. Giá trị cịn lại bị đẩy xuống một
Khơng có
Push) bit. Bit cuối cùng bị đẩy ra khỏi ngăn xếp. LRD
(Logic read)
Lệnh sao chép giá trị của bit thứ hai vào bit đầu tiên trong ngăn xếp.Các giá trị còn lại của ngăn xếp giữ ngun vị trí
Khơng có
Ví dụ:
Viết chương trình điều khiển động cơ bằng PLC.
Lập trình LAD: Ghi chú :
I0.0 : Nút nhấn dừng I0.1 : Nút nhấn mở Q0.0 : Cuộn dây KĐT Q0.0 : Tiếp điểm duy trì
4.1.4. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt:
- Tiếp điểm đảo, tác động cạnh xuống, tác động cạnh lên:
NOT N P
Có thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái của xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị đỉnh của ngăn xếp). LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt này để tác động vào dịng cung cấp. Các tiếp điểm đặc biệt khơng có tốn hạng riêng của chính chúng vì thế phải đặt chúng phía trước cuộn dây hoặc hộp đầu ra. Tiếp điểm chuyển tiếp dương/âm (các lệnh sườn trước và sườn sau) có nhu cầu về bộ nhớ bởi vậy đối với CPU 214 có thể sử dụng nhiều nhất là 256 lệnh.
Ví dụ: Dạng LAD : Dạng STL : LD I0.0 EU = Q0.0 LD I0.0 ED = Q0.1 LD I0.0 NOT = Q0.2 - Tiếp điểm trong vùng nhớ đặc biệt:
o SM0.1: Vòng qt đầu tiên tiếp điểm này đóng, kể từ vịng quét thứ hai thì mở ra và
giữ nguyên trong suốt quá trình họat động.
o SM0.0: Ngược lại với SM0.1, vịng qt đầu tiên thì mở nhưng từ vịng qt thứ hai
trở đi thì đóng.
o SM0.4: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kỳ là 1 phút.
o SM0.5: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kỳ là 1s
4.1.5. Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét: MEND, END, STOP, NOP, WDR
Các lệnh này được dùng để kết thúc chương trình đang thực hiện, và kéo dài một khoảng thời gian của một vòng quét.
Trong LAD và STL chương trình phải được kết thúc bằng lệnh kết thúc khơng điều kiện MEND. Có thể sử dụng lệnh kết thúc có điều kiện END trước lệnh kết thúc không điều kiện.