S7-200 lμ thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của SIEMENS. Nó có thể điều khiển một cách đa dạng cho những ứng dụng tự động. Một hệ thống PLC S7-200 đơn giảm gồm có một module CPU S7-200, máy tính cá nhân, phần mềm ch−ơng trình STEP7-Micro/WIN vμ một cáp kết nối.
Hình 1.14 Hệ thống PLC S7-200 đơn giản
Module CPU S7-200 gồm có một khối sử lý chung tâm CPU, nguồn cung cấp, các đầu vμo/ra số tích hợp, cổng truyền thông. Có thể tăng thêm các đầu vμo ra số cũng nh− các chức năng chuyên dùng khác bằng các module mở rộng.
a) Khái niệm về một ch−ơng trình PLC S7-200
STEP 7 - Micro/win cung cấp địa chỉ tuyệt đối cho tất cả các vùng nhớ. Ta có thể truy cập vμ xác định rõ bằng cách nhập địa chỉ vμo (ví dụ: I0.0 cho điểm đầu vμo đầu tiên). STEP7 - Micro/win cũng cho phép ta định nghĩa các tên biểu t−ợng cho các địa chỉ tuyệt đối. Một địa chỉ tuyệt đối của vùng nhớ không chỉ cho biết vùng nhớ mμ còn cho biết kích th−ớc dữ liệu đ−ợc truy cập (có thể lên đến 4byte): B (byte) W (word hoặc 2 byte) D (double word hoặc 4 byte). Địa chỉ tuyệt đối cũng cho biết cả chỉ số có thể lμ số của byte từ vị trí bắt đầu của vùng nhớ (offset) hoặc chỉ số thiết bị.
b) Khái niệm về ngôn ngữ lập trình.
CPU S7-200 có thể đ−ợc lập trình bằng ba ngôn ngữ cơ bản sau:
Ph−ơng pháp hình thang (Ladder Logic - LAD):
LAD lμ ph−ơng pháp lập trình bằng đồ họa. Khi viết ch−ơng trình trong Ladder, ta tạo ra các bộ phận hình học từ các Network logic. Các phần tử trong Ladder t−ơng ứng lμ các phần tử của hệ thống điều khiển. Ph−ơng pháp hình thang đ−ợc sử dụng rộng rãi vì nó có tính trực quan, đơn giản, rất thuận tiện cho ng−ời mới bắt đầu lập trình.
Ph−ơng pháp liệt kê lệnh (Statement List - STL)
Lμ ph−ơng pháp thể hiện ch−ơng trình d−ới dạng tập hợp các câu lệnh. Ph−ơng pháp nμy cho phép ta tạo các ch−ơng trình điều khiển bằng cách nhập mã gợi nhớ của lệnh. Ph−ơng pháp liệt kê phù hợp cho những ng−ời lập trình chuyên nghiệp.
Ph−ơng pháp biểu đồ khối chức năng (Function Block Diagram - FDB):
Ph−ơng pháp nμy sử dụng các khối hộp để biểu diễn các công logic (AND,OR, NOT) vμ các hμm thực hiện chức năng (định thời, đếm, toán học…) Có các đ−ờng nối giữa các hộp để tạo thμnh mạch logic theo yêu cầu, vì vậy ph−ơng pháp nμy t−ơng tự nh− việc thiết kế mạch số.
c) Các thμnh phần cơ bản cho cấu trúc của một ch−ơng trình
CPU S7-200 trực tiếp thực hiện ch−ơng trình điều khiển các công việc hoặc các quy trình. Ta có thể viết ch−ơng trình với STEP7-Micro/WIN vμ nạp nó vμ CPU. Từ ch−ơng trình chính ta có thể gọi ra các ch−ơng trình con khác hoặc các ch−ơng trình xử lý ngắt.
Ch−ơng trình cho CPU S7-200 có cấu trúc từ ba thμnh phần cơ bản: ch−ơng trình chính, ch−ơng trình con (tùy chọn), ch−ơng trình xử lý ngắt (tùy chọn).
Hình 1.15Cấu trúc của một ch−ơng trình
Ch−ơng trình chính: lμ phần cốt của một ch−ơng trình lμ nơi ta đ−a các lệnh để điều khiển. Để kết thúc ch−ơng trình chính ta sử dụng lệnh vô điều kiện END.
Ch−ơng trình con: lμ một bộ phận của ch−ơng trình chính, nó chỉ thực hiện khi đ−ợc gọi từ ch−ơng trình chính. Ch−ơng trình con phải đ−ợc viết sau lệnh kết thúc ch−ơng trình chính END. Để kết thúc một ch−ơng trình con ta sử dụng lệnh RET.
Ch−ơng trình xử lý ngắt: lμ một bộ phận của ch−ơng trình chính. Nếu cần sử dụng ch−ơng trình xử lý ngắt thì phải viết sau lệnh kết thúc ch−ơng trình chính END. Để kết thúc ch−ơng trình xử lý ngắt ta sử dụng lệnh
RETI.
d) Hiểu về một vòng quét của CPU
CPU S7-200 đ−ợc thiết kế để thực hiện một chuỗi các công việc, bao gồm cả ch−ơng trình, một cách tuần hoμn. Sự thực hiện các công việc có tính tuần hoμn nμy gọi lμ vòng quét (Scan cycle). Trong mỗi vòng quét, CPU thực hiện hầu hết hoặc toμn bộ các công việc sau:
• Thực hiện ch−ơng trình.
• Xử lý các yều cầu truyền thông. • Thực hiện tự chuẩn đoán.
• Viết các đầu ra
Hình 1.18 Sơ đồ một vòng quét
Chuỗi các công việc đ−ợc thực hiện trong vòng quét phụ thuộc vμo chế độ hoạt động của CPU. CPU S7-200 có hai chế độ vận hμnh: chế độ STOP vμ chế độ RUN. Sự khác nhau chính giữa hai chế độ nμy lμ ch−ơng trình chính đ−ợc thực hiện trong chế độ RUN mμ không đ−ợc thực hiện trong chế độ STOP.
e) Lựa chọn chế độ vận hμnh của CPU
CPU S7-200 có hai chế độ vận hμnh.
STOP: CPU không thực hiện ch−ơng trình, ta có thể tải về ch−ơng trình hoặc cấu trúc của CPU khi CPU ở chế độ STOP. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
RUN: CPU chạy ch−ơng trình, khi CPU ở chế độ RUN, ta không thể tải về ch−ơng trình hoặc cấu hình của CPU.
Trạng thái đèn LED trên bề mặt CPU hiển thị chế độ vận hμnh. Ta phải đặt CPU trong chế độ STOP để tải ch−ơng trình đến bộ nhớ ch−ơng trình
Ta có thể sử dụng STEP 7-Micro/WIN để thay đổi chế độ hoạt động của CPU. Để có thể thay đổi đ−ợc bằng phần mềm ta phải bật công tắc chế độ trên CPU sang một trong hai chế độ RUN hoặc TERM.
Thay đổi chế độ hoạt động từ ch−ơng trình.
Ta có thể dùng lệnh STOP trong ch−ơng trình để thay đổi CPU sang chế độ STOP. Nó cho phép ta dừng thực hiện ch−ơng trình tại bất kỳ đoạn ch−ơng trình logic nμo khi thêm lệnh STOP vμo nơi đó.
f) Bộ nhớ CPU (loại dữ liệu vμ chế độ địa chỉ)
CPU S7-200 cung cấp các vùng bộ nhớ chuyên dùng lμm cho việc sử lý dữ liệu nhanh hơn vμ hiệu quả hơn.
* Duy trì bộ nhớ cho CPU S7-200
CPU cung cấp một số ph−ơng pháp để đảm bảo ch−ơng trình, dữ liệu ch−ơng trình vμ dữ liệu cấu hình cho CPU đ−ợc l−u lại một cách thích hợp. CPU cung cấp một EEPROM để l−u giữ th−ờng xuyên toμn bộ ch−ơng trình, các vùng dữ liệu tùy chọn vμ dữ liệu cấu hình cho CPU.
CPU cung cấp một siêu tụ điện để duy trì nội dung của RAM sau khi ngắt nguồn khỏi CPU. Tùy thuộc vμo từng module CPU mμ tụ có thể duy trì RAM trong vμi ngμy.
Một số module CPU có thể dùng thêm hộp pin nhằm lμm tăng thời gian duy trì nội dung của RAM sau khi mất nguồn. Hộp pin chỉ cấp nguồn sau khi tụ điện đã phóng hết.
g) Các đầu vμo/ra điều khiển
Đầu vμo vμ đầu ra lμ hệ thống các đầu điều khiển: Đầu vμo giám sát tín hiệu từ các thiết bị (nh− lμ cảm biến, công tắc) vμ đầu ra để điều khiển bơm, động cơ hoặc các thiết bị khác trong quy trình. Ta có thể có các đầu vμo/ra tích hợp (cung cấp bởi CPU) hoặc đầu vμo/ra mở rộng (cung cấp bởi các module mở rộng). Module CPU S7-200 cũng cung cấp đầu vμo/ra tốc độ cao.
* Đầu vμo/ra tích hợp vμ mở rộng
- Module CPU S7-200 cung cấp một số các đầu vμo/ra số, số l−ợng các đầu vμo/ra phụ thuộc vμo từng loại CPU
- Module CPU cũng cho phép cμi đặt thêm các đầu vμo/ra mở rộng số vμ
t−ơng tự
h) Cổng truyền thông
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI lμ 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do lμ từ 300 đến 38400.
Hình 2.23 Sơ đồ chân cổng truyền thông
Chân Giải thích 1 Đất 2 24VDC 3 Truyền vμ nhận dữ liệu 4 Không sử dụng 5 Đất
6 5VDC (điện trở trong 100Ω) 7 24VDC (120mA tối đa) 8 Truyền vμ nhận dữ liệu 9 Không sử dụng
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 hoặc với các loại máy lập trình thuộc họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua công truyền thông RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485.
• Cấu trúc CPU 214
• CPU- 214 bao gồm 14 đầu vμo vμ 10 đầu ra, có khả năng thêm 7 modul mở rộng.
• 2.048 từ đơn ( 4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ ghi non- volatile để l−u ch−ơng trình( vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
• 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 Khz vμ 7 Khz.
• 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM. • 2 bộ điều chỉnh t−ơng tự.
• Toμn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi PLC bị mất nguồn cung cấp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ch−ơng 2
tính toán động học tay máy dập nút chai