1. Cấu trúc chung của PLC S7-200: 1.1. Modul CPU:
Là modul chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các Timer và Counter, nó cũng có các cổng vào/ra onboard như PLC S7-300.
Trong họ S7-200, có nhiều loại modul CPU khác nhau, chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như CPU 212, CPU213, CPU 214, CPU 221, CPU
222, CPU 224...
Ngồi ra, trên modul CPU cịn có các đèn báo chế độ hoạt động. Nói chung,
nó có cấu trúc gần giống với modul CPU S7-300 và được thể hiện trong hình sau:
Hình 12.8: PLC S7-200 1.2: Các module mở rộng và kiểu dữ liệu:
a) SM (Signal Module):
Module mở rộng tín hiệu vào/ra, mỗi module này đều có chân cấp nguồn
điện áp, thường bằng với điện áp của ngõ vào/ra của module đó. Module vào/ra
thường có một số loại như sau:
* DI ( Digital Input)
Module các cổng vào số. Số các cổng vào có thể 8, 16 hoặc 32, tùy từng loại
module.
* DO ( Digital Output)
Module các cổng ra số. Số các cổng ra có thể 8, 16 hoặc 32, tùy từng loại
module.
* DI/DO ( Digital Input/ Digital Output)
Module các cổng vào/ra số. Số các cổng vào/ra có thể 8/8, 16/16 tùy từng loại module.
Các cổng ra (Q0.0 đến Q1.1)
Trang 94
* AI (Analog Input):
Module các cổng vào tương tự, thực chất chúng là bộ chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số (ADC)12 bit. Số các cổng vào tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8 tùy từng loại module.
* AO (Analog Output):
Module các cổng ra tương tự, thực chất chúng là bộ chuyển đổi tín hiệu từ số sang tương tự (ADC)12 bit. Số các cổng ra tương tự có thể là 2 hoặc 4 tùy từng loại module.
* AI/AO (Analog Output):
Module các cổng vào/ra tương tự, số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4/2 hoặc 4/4 tùy từng loại module.
- 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 giúp cho việc kiểm tra hoạt động nhập/xuất dễ dàng hơn.
- Có thể mở rộng các ngõ vào/ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào PLC
các module mở rộng về phía bên phải của CPU ( CPU 214 có thể ghép nhiều nhất, lên đến 7 module) làm thành 1 móc xích bao gồm các module cùng kiểu.
- Các module mở rộng số hay tương tự đều chiếm chổ trong bộ đệm tương
ứng với số đầu vào/ra của module.
Bảng 1: Cách đặc địa chỉ cho các module mở rộng:
CPU MODULE 0 (4 vào/4 ra) MODULE 1 (8 vào) MODULE 2 (3 vào analog/1 ra analog) MODULE 3 (8 ra) MODULE 4 (3 vào analog/1 ra analog) I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 I0.3 Q0.3 I0.4 Q0.4 I0.5 Q0.5 I0.6 Q0.6 I0.7 Q0.7 I1.1 Q1.0 I1.2 Q1.1 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 AIW0 AIW2 AIW4 AQW0 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 AIW8 AIW10 AIW12 AQW4
b) FM ( Function Module): Module này có chức năng điều khiển riêng, thí vụ như module điều khiển động cơ bước, module PID
c) Các kiểu dữ liệu: S7-200 có đầy đủ các kiểu dữ liệu như trong S7-300,
bao gồm: Bool, Byte, Word, INT, DINT, Real, S5T, DATE, CHART.
1.3. Cấu trúc bộ nhớ: a) Phân chia bộ nhớ:
Trang 95 Bộ nhớ S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ này có tính năng động cao, đọc, ghi được trong tồn vùng (ngoại trừ các bit nhớ đặc biệt - Special
memory- chỉ có thể truy cập để đọc). Hình 7.2 mơ tả cấu trúc bộ nhớ trong và bộ
nhớ ngoài của PLC bao gồm:
- Vùng chương trình: Miền nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương trình.
- Vùng tham số: Miền nhớ được sử dụng để lưu trữ các tham số như từ khóa,
địa chỉ trạm... giống như vùng chương trình.
- Vùng dữ liệu: Miền nhớ được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu của chương
trình, bao gồm: kết quả các phép tính, bộ đệm truyền thơng ...
Vùng nhớ dữ liệu và vùng nhớ đối tượng có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện chương trình.
Hình 12.9: Cấu trúc bộ nhớ trong và ngoài của PLC S7-200 b) Vùng dữ liệu:
- Vùng dữ liệu là một miền nhớ động, nó có thể được truy cập theo từng bit,
từng byte, từng từ đơn (word) hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm miền dữ
liệu cho các thuậttốn, các hàm truyền thơng, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay
vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ, ...
- Vùng dữ liệu lại được chia thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng
khác nhau, chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu tiên theo tên tiếng Anh, đặc
trưng cho công dụng riêng của chúng như sau: + V: Variable memory
+ I: Input image register + Q: Output image register + M: Internal memory bits + SM: Special memory bits
Tất cả các miền này đều có thể truy cập từng bit, byte, word, double word. Ví dụ:
V, VB, VW, VDW. I, IB, IW, IDW Q, QB, QW, QDW M, MB, MW, MDW
Trang 96
SM, SMB, SMW, SMDW
Bảng 2: Bảng phân chia vùng nhớ và toán hạng trong S7-200.
Vùng nhớ CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 Vùng
dữ liệu
V V0.0÷V2047.7 V0.0÷V2047.7 V0.0÷V5119.7 V0.0÷V5119.7 I I0.0÷I15.7 I0.0÷I15.7 I0.0÷I15.7 I0.0÷I15.7 Q Q0.0÷Q15.7 Q0.0÷15.7 Q0.0÷Q15.7 Q0.0÷Q15.7 M M0.0÷M31.7 M0.0÷M31.7 M0.0÷M31.7 M0.0÷M31.7 SM SM0.0÷SM179.7 SM0.0÷SM179.7 SM0.0÷SM179.7 SM0.0÷SM179.7 S S0.0÷S31.7 S0.0÷S31.7 S0.0÷S31.7 S0.0÷S31.7 L L0.0÷L63.7 L0.0÷L63.7 L0.0÷L63.7 L0.0÷L63.7 Vùng đối tượng Timer T0÷T255 T0÷T255 T0÷T255 T0÷T255 Counter C0÷C255 C0÷C255 C0÷C255 C0÷C255 Analog inputs
none AIW0÷AIW30 AIW0÷AIW62 AIW0÷AIW62 Analog
outputs
none AQW0÷AQW30 AQW0÷AQW62 AQW0÷AQW62 Thanh ghi
ACC
AC0÷AC3 AC0÷AC3 AC0÷AC3 AC0÷AC3 Bộ đếm
tốc độ cao
HC0 ÷ HC5 HC0 ÷ HC5 HC0 ÷ HC5 HC0 ÷ HC5
c) Cách truy cập vùng nhớ:
Địa chỉ ô nhớ trong S7-200 cũng gồm hai phần như S7-300: phần chữ và
phần số
❖ Phần chữ: chỉ vị trí (tên miền nhớ) và kích thước ô nhớ.
❖ Phần số: chỉ địa chỉ của Byte hoặc Bit trong miền nhớ đã được xác
định.
- Nếu ở phần chữ đã xác định là ơ nhớ truy cập theo Bit thì ở phần số sẽ
gồm hai phần cách nhau bằng dấu chấm:
+ Địa chỉ của Byte.
+ Sốthứ tự của Bit trong Byte
- Nếu phần chữ đã xác định là ô nhớ truy cập theo Byte trở lên thì phần số
chỉ là một con số mang địa chỉ của byte bắt đầu.
2. Cài đặt và sử dụng phần mềm S7-200: 2.1. Cài đặt phần mềm:
Bước 1: Cho đĩa CD hoặc USB vào, tìm tới đường dẫn Step7, chọn folder
Trang 97
Hình 12.10: Cửa sổ Step7MicroWin3.2
Bước 2: Trongcửa sổ chọn ngơn ngữ: ta chọn English.
Hình 12.11: Hộp thoại chọn ngôn ngữ
Bước 3: Chọn chương trình cài đặt: trong cửa sổ InstallShied Wizard, ta chọn Modify rồi nhấp Next.
Hình 12.12: Hộp thoại chọn chương trình cài đặt
Đường dẫn Chọn Setup
Trang 98 Bước 4: Chọn thành phần hợp thành để cài đặt: Sau khi chọn chương trình cài đặt, sẽ xuất hiện cửa sổ chọn thành phần hợp thành để cài đặt, ta chọn English
và nhấp Next.
Hình 12.13: Hộp thoại chọn thành phần hợp thành để cài đặt
Bước 5: Nhấp Finish để kết thúc việc cài đặt.
Hình 12.14: Kết thúc cài đặt
Sau khi cài đặt, màn hình desktop sẽ xuất hiện biểu tượng V3.2Step7
MicroWin. Ta có thể mở chương trình bằng cách nhấp đôi vào biểu tượng này hoặc vào Start/Simatic/Step7 MicroWin 32 V3.2.0.15/ Step7 MicroWin 32.
2.2. Phần mềm mơ phỏng:
Sau khi lập trình, ta cho chạy thử chương trình bằng phần mềm mơ phỏng theo các bước sau:
Bước 1: Xuất chương trình:
Sau khi lập trình, ta lưu chương trình và tiến hành xuất chương trình: vào menu File/Export. Việc này giúp ta lưu chương trình dưới dạng đặc biệt trong
Trang 99 nguồn Source của phần mềm mô phỏng. Việc lập trình đến đây coi như xong, ta đóng chương trình và tiến hành mơ phỏng.
Bước 2: Mở phần mềm mô phỏng: nhấp vào biểu tượng:
Xuất hiện màn hình khởi động:
Hình 12.15: Khởi động chương trình S7-200
Bước 3: nhập mã truy cập: sau khi khởi động, hệ thống yêu cầu nhập Introduce the access key: nhập 6596, nhấp OK.
Trang 100 Bước 4: Load chương trình: Mã truy cập được chấp nhập, ta load chương trình bằng cách nhấp đôi vào biểu tượng dưới thanh công cụ hoặc vào menu
program/Load Program, xuất hiện hộp thoại Load in CPU, ta chọn như hình sau và
nhấp Accept.
Hình 12.17: Load chương trình
Bước 5: Chọn Project muốn mô phỏng theo đường dẫn đã lưu ( thường là
C:/Program file/ Siemens /Step 7 Micro WIN V4.0 / Source/Tên Project. Khi đó màn hình xuất hiện hai bảng mơ phỏng là Program (OB1) và KOP như sau:
Hình 12.18: Chọn project mơ phỏng.
Bước 6: Mơ phỏng: Chuyển CPU vào Mode Run, nhấp chuột vào phím màu xanh trên màn hình, hộp thoại RUN xuất hiện, ta chọn Yes:
Trang 101
Hình 12.19: Chạy mơ phỏng chương trình
Lúc này đèn ở chế độ Stop (màu vàng cam) sẽ tắt và đèn chế độ Run (màu xanh) sáng, chương trình sẳn sàng chạy chế độ mơ phỏng.
Bộ giả định tín hiệu vào lúc này có màu xanh nghĩa là ta được phép vận
hành. Các cơng tắc đầu vào có thể bật – tắt, khi bật (mức 1) đèn hiển thị sáng, khi
tắt (mức 0) đèn hiển thị tắt. Nếu chương trình đúng thì khi bật/tắt các đèn ngõ vào,
các đèn ngõ ra sẽ sáng tắt đúng theo qui trình cơng nghệ.
Hình 12.20: Bộ giả định tín hiệu vào
Để quan sát mạch điện dưới dạng LADDER, ta nhấp chuột vào biểu tượng State Program, mạch điện được thể hiện như sau:
Trang 102
Hình 12.21: Hiển thị chế độ chạy mơ phỏng
Muốn dừng chương trình mơ phỏng, ta nhấp nút Stop (màu đỏ, gần nút Run), hiện lên hộp thoại STOP, ta chọn Yes.
3. Tập lệnh của S7-200:
3.1. Các lệnh vào/ra tiếp điểm: * Các lệnh vào:
- Tiếp điểm thường hở: Đây là tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại nếu
I0.0=1.
Ký hiệu:
+ Nguyên lý làm việc: tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại nếu bit chứa địa chỉ có mức logic 1.
- Tiếp điểm thường đóng, sẽ được mở nếu I0.0 = 1
+ Ký hiệu:
+ Nguyên lý làm việc: tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra nếu bit chứa địa chỉ có mức logic 1.
- Lệnh ra:
+ Ký hiệu:
+ Nguyên lý làm việc: Hoạt động giống như cuộn dây của rơle (cơng tắc tơ),
nếu có dịng điện đi qua cuộn dây thì bit chứa địa chỉ ngõ ra có giá trị bằng
1(Q0.0=1).
3.2. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt:
* Các lệnh đảo, tác động cạnh xuống, tác động cạnh lên:
- Ký hiệu:
Trang 103 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 dịng cung cấp. Các tiếp điểm đặc biệt khơng có tốn hạng riêng của chúng vì thế phải đặt chúng 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
256 lệnh. Về hoạt động, các lệnh này tương tự như trong S7-300. * Các tiếp điểm trong vùng nhớ đặc biệt:
- SM0.1: Vòng quét đầu tiên, tiếp điểm này đóng, kể từ vịng qt thứ hai thì
mở ra và giữ nguyên trong suốt quá trình hoạt động.
- SM0.0: Ngược lại với SM0.1, Vịng qt đầu tiên thì mở, kể từ vịng qt
thứ hai thì đóng.
- SM0.4: tiếp điểm tạo xung với chu kỳ 1 phút.
- SM0.5: tiếp điểm tạo xung với chu kỳ 1s.
3.3. Các liên kết logic cơ bản:
S7-200 cũng có các liên kết logic cơ bản như các lệnh AND, OR, NAND,
NOR, AND byte, AND word, AND Dword,…. Như trong S7-300.
Ngồi các lệnh cơ bản trên, S7-200 cũng có các lệnh khác tương tự như S7-
300 như các lệnh timer, Counter, các lệnh so sánh…
B. PHẦN THỰC HÀNH
Bài 1: hãy tiến hành cài đặt phần mềm S7-200 cho các máy tính tại xưởng:
Bước 1: Cho đĩa CD hoặc USB vào, tìm tới đường dẫn Step7, chọn folder
Setup.
Bước 2: Trong cửa sổ chọn ngôn ngữ sử dụng. Bước 3: Chọn chương trình cài đặt.
Bước 4: Chọn thành phần hợp thành để cài đặt: Sau khi chọn chương trình cài đặt, sẽ xuất hiện cửa sổ chọn thành phần hợp thành để cài đặt, ta chọn English và nhấp Next.
Trang 104
Bài 2: Viết chương trình điều khiển mở máy trực tiếp động cơ khơng đồng
bộ 3 pha roto lồng sóc.
Bài 3: Viết chương trình điều khiển động cơ khơng đồng bộ 3 pha quay hai
chiều, đảo chiều gián tiếp.
Bài 4: Viết chương trình điều khiển 1 động cơ khơng đồng bộ 3 pha roto
lồng sóc quay 2 chiều, khởi động Y/∆, thời gian khởi động là 5s.
Bài 5: Viết chương trình điều khiển một động cơ kéo băng tải có cảm biến
đếm sản phẩm bên trên theo yêu cầu sau:
- Khi nhấn ON thì động cơ chạy, khi đủ 10 sản phẩm đi qua thì dừng băng tải. - Khi nhấn OFF thì hệ thống dừng khẩn cấp.
* Các bước thực hiện:
Từ bài 2 đến bài 5, ta thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Mở chương trình, khởi tạo project.
- Bước 2: Lập trình theo yêu cầu bài tập.
- Bước 3: Mơ phỏng chương trình.
- Bước 4: Lưu chương trình.
- Bước 5: Down load về PLC.
- Bước 6: Kết nối phần cứng.
Trang 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình PLC S7-200, S7-300 – http://www.ebook.edu.vn 2. Giáo trình PLC – Ths. Lê Văn Bạn, KS. Lê Ngọc Bích.
3. Giáo trình S7-200 – Hà Văn Trí – Cơng ty TNHH TM-DV kỹ thuật SIS.
4. Bài giảng S7-300 –Hà Văn Trí – Cơng ty TNHH TM-DV kỹ thuật SIS.
5. Bài tập và hướng dẫn giải bài tập lập trình PLC S7-300 –Nguyễn Xuân