PLC S7-200 (PLC SIEMENS Step 7 CPU 2XX) thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất. Đây là loại PLC hỗn hợp vừa đơn khối vừa đa khối.
Mỗi một thế hệ PLC lại có nhiều chủng loại CPU khác nhau, đối với hệ PLC S7-200 có hai series: CPU 21x: 210; 212; 214; 215-2DP; 216 là loại cũ không còn sản xuất nữa. CPU 22x: 221; 222; 224; 224XP; 226; 226XM là loại mới tính năng có nhiều ưu điểm hơn loại cũ.
Cấu tạo cơ bản của loại PLC S7-200 là gồm một đơn vị cơ bản sau đó có thể ghép thêm các module mở rộng về phía bên phải. Có các module mở rộng tiêu chuẩn. Những module ngoài này bao gồm những đơn vị chức năng mà có thể tổ hợp lại cho phù hợp với những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể.
3.1.1. Thông số kỹ thuật đặc trưng của PLC S7-200 CPU 224
+ Cấu tạo bên ngoài PLC:
* Các đèn trạng thái: Đèn LED báo trạng thái cổng vào/ra số Đèn LED báo các chế độ: SF, RUN, STOP
Nắp bảo vệ cho khoang chứa: cổng mở rộng, công tắc chuyển chế độ và vít chỉnh định tương tự
Khe gắn dây cấp nguồn và kết nối với
thiết bị ngoại vi
Chốt gá Cổng
truyền thông PPI Khoang chứa: Pin,
EPROM, bộ định thời
• Đèn RUN - màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình.
• Đèn STOP - màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng chương trình đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ off).
• Đèn SF - màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi hệ thống với lỗi chương trình người dùng, khi lỗi chương trình người dùng thì CPU không thể nhận biết được vì trước khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm vụ kiểm tra trước khi
dịch sang mã máy.
• Đèn Ix.x - màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số. • Đèn Qx.x - màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu ra số.
* Công tắc chọn chế độ:
• Công tắc chọn chế độ RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình gặp lỗi hoặc gặp lệnh STOP thì PLC sẽ tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở chế độ RUN (nên quan sát đèn trạng thái).
• Công tắc chọn chế độ STOP: Khi chuyển sang chế độ STOP, dừng cưỡng bức
chương trình đang chạy, các tín hiệu ra lúc này đeeuf về off.
• Công tắc chọn chế độ TERM: cho phép người vận hành chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa, ngoài ra ở chế độ này được dùng để download chương trình người dùng.
* Vít chỉnh định tương tự: Mỗi CPU có từ 1 đến 2 vít chỉnh định tương tự, có thể xoay được một góc 270°, dùng để thay đổi giá trị của biến sử dụng trong chương trình.
* Cổng mở rộng: kết nối với các Module mở rộng.
* Cổng truyền thông nối tiếp: RS 485 protocol, 9 chân sử dụng cho việc phối ghép với PC, PG, TD200, TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công nghiệp. Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu Freeport là 300 ÷ 38400 baud.
* Khe gắn dây nguồn cấp và kết nối với thiết bị ngoại vi gồm: khe nối nguồn nuôi (AC/DC) cho PLC, cảm biến và cơ cấu chấp hành; khe kết nối các cảm biến (ngõ vào - input); khe kết nối các cơ cấu chấp hành (ngõ ra – output).
STT ĐẶC ĐIỂM THÔNG SỐ 1 Kích thước 120.5x80x62 (mm) 2 Bộ nhớ chương trình - Ở chế độ chỉnh sửa - Không ở chế độ chỉnh sửa 8192 (bytes) 12288 (bytes) 3 Bộ nhớ dữ liệu 8192 (bytes) 4 Ngõ vào/ra (I/O) - Số (digital) - Tương tự (analog) 14 vào 10 ra Không 5 Số module mở rộng tối đa 7 Module 6 Tấn số bộ đếm tốc độ cao - Một pha - Hai pha 6÷30 (kHz) 4÷20 (kHz) 7 Bộ thời gian thực Có 8 Cổng truyền thông 1 cổng – RS 485 9
Điện áp nguồn cung cấp - AC - DC 85÷264 (VAC) với tần số 47÷63 (Hz) 20,4÷28,8 (VDC) 10 Dung lượng bộ nhớ đệm
vào ra số (I/O) 256 (128 In; 128 Out)
11 Tốc độ xử lý 0,22 µs/lệnh
3.1.2. Cấu hình vào/ra của PLC S7-200 CPU 224
CPU 224 có 2 loại cơ bản:
* Loại AC/DC/RLY
- Điện áp nguồn cung cấp từ 85÷264VAC, tần số 47÷63 Hz;
- Điện áp vào: có nguồn cung cấp điện áp chuẩn cho sensor là 24VDC. - Điện áp ra: loại này sử dụng nguồn điện ngoài (vì điều khiển đóng cắt bằng relay) có thể là DC hoặc AC nhưng không vượt quá 220V. Nếu sử dụng đối với những thiết bị tiêu thụ có công suất bé khoảng chừng vài Woat thì có thể lấy trực tiếp nguồn của cảm biến.
- Sơ đồ mạch điện kết nối với thiết bị ngoại vi:
Ngõ vào (DC) Ngõ ra (Relay)
* Loại DC/DC/DC
- Nguồn nuôi 24VDC.
- Nguồn nuôi cảm biến 24VDC.
- Đầu ra Transitor hở colector nguồn cung cấp 24VDC. - Sơ đồ mạch điện kết nối với thiết bị ngoại vi
Hình 3.2: Cấu trúc mạch điện đầu nối nguồn điện và ngõ vào/ra của CPU 224 AC/DC/Relay
Hình 3.3: Sơ đồ kết nối tổng thể của CPU 224 AC/DC/Relay
Ngõ vào (DC) Ngõ ra (DC)
* Các module vào ra mở rộng:
Số module mở rộng tuỳ thuộc vào từng loại CPU, số module tương ứng với từng loại CPU được trình bày theo bảng 2.3. Cách mắc nối các module mở rộng được mắc nối tiếp (theo một móc xích) về phía bên phải của module CPU.
Hình 3.4: Cấu trúc mạch điện đầu nối nguồn điện và ngõ vào/ra của CPU 224 DC/DC/DC
3.1.3. Truy cập vùng nhớ của PLC S7-200
+ Cấu trúc vùng nhớ PLC
Bộ nhớ được chia làm 4 vùng cơ bản, hầu hết các vùng nhớ đều có khả năng đọc ghi chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt SM (special memory) là vùng nhớ chỉ đọc.
• Vùng nhớ chương trình là miền bộ nhớ được dùng để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được.
• Vùng nhớ tham số: là miền lưu giữ các tham số như từ khoá, địa chỉ trạm... cũng giống như vùng chương trình, Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được.
• Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông...
• Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự đợc dạt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không thuộc kiểu non- valatile nhưng đọc/ghi được.
Chức năng và giới hạn của các vùng nhớ của S7-200 CPU 224 được mô tả qua bảng sau:
STT Tên vùng nhớ Phạm vi vùng nhớ
1 Đệm ảo đầu vào (Input) I0.0÷I15.7
2 Đệm ảo đầu ra (Output) Q0.0÷Q15.7
3 Đầu vào tương tự AIW0÷AIW62
4 Đầu ra tương tự AQW0÷AQW62
5 Vùng nhớ V VB0÷VB8191 6 Vùng nhớ L (địa phương) LB0÷LB63 7 Vùng nhớ M M0.0÷M31.7 8 Vùng nhớ SM + Read-only SM0.0÷SM549.7; SM0.0÷SM29.7 9 Vùng nhớ Timer - Retentive On- delay (có nhớ): 1ms/10ms/100ms T0÷T255 T0;T64/T1÷T4; T65÷T68/ T5÷T31;T69÷T95
- On/Off-Delay: 1ms/10ms/100ms T32;T96/ T33÷ T36; T97÷T100/ T37÷T63; T101÷T255 10 Vùng nhớ Counter C0÷C255 11 Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC0÷HC5 12 Vùng nhớ trạng thái (Logic tuần tự) S0.0÷S31.7
13 Vùng nhớ thanh ghi tổng AC0÷AC3
14 Quản lý Label 0÷255 15 Quản lý chương trình con 0÷63 16 Quản lý chương trình ngắt 0÷127 17 Quản lý vòng lặp PID 0÷7 18 Cổng Port1 + Cách truy cập vùng nhớ:
Địa chỉ truy nhập được qui ước với các công thức sau:
* Truy nhập theo bit:
Tên miền + địa chỉ byte.chỉ số bit.
Ví dụ: V150.4 là địa chỉ bít số 4 của byte 150 thuộc miền V.
* Truy nhập theo byte:
Tên miền + B và địa chỉ byte.
Ví dụ: VB150 là địa chỉ byte 150 thuộc miền V.
* Truy nhập theo từ (word):
Tên miền + W và địa chỉ byte cao của từ.
Ví dụ: VW150 là địa chỉ từ đơn gồm hai byte 150 và 151 thuộc miền V, trong đó byte 150 có vai trò byte cao của từ.
* Truy nhập theo từ kép:
Tên miền + D và địa chỉ byte cao của từ.
Ví dụ: VD150 là địa chỉ từ kép gồm bốn byte 150, 151, 152 và 153 thuộc miền V, trong đó byte 150 có vai trò byte cao, 153 có vai trò là byte thấp của từ kép. Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều có thể truy nhập bằng con trỏ. Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2, AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte (từ kép). Qui ước sử dụng con trỏ để truy nhập như sau:
& + địa chỉ byte cao
+ AC1 = &VB150 là thanh ghi AC1 chứa địa chỉ byte 150 thuộc miền V. + VD100 = &VW150 là từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao của từ đơn VW150 thuộc miền V.
+ AC2 = &VD150 là thanh ghi AC2 chứa địa chỉ byte cao 150 của từ kép VD150 thuộc miền V.
Toán hạng * (con trỏ): là lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ vào. Với các địa chỉ đã xác định trên ta có các ví dụ:
Ví dụ:
+ Lấy nội dung của byte VB150 là: *AC1. + Lấy nội dung của từ đơn VW150 là: *VD100. + Lấy nội dung của từ kép VD150 là: *AC2.
Phép gán địa chỉ và sử dụng con trỏ như trên cũng có tác dụng với những thanh ghi 16 bit của bộ thời gian, bộ đếm thuộc đối tượng hay các vùng nhớ I, Q, V, M, AI, AQ, SM.
Cách tạo và sử dụng con trỏ địa chỉ:
3.2. PLC Mitsubishi FX1S
PLC FX1S là PLC thuộc họ FX của hãng Mitsubishi ra đời năm 2000. FX1S có khả năng quản lý số lượng I/O trong khoảng 10 đến 30 cổng. Loại này
không có khả năng mở rộng hệ thống, tuy nhiên được tăng cường them một số tính năng đặt biệt như là: tăng khả năng tính toán, khả năng làm việc với các đầu vào/ra tương tự; qua các card chuyển đổi cải thiện tính năng cho bộ đếm tốc độ cao, tăng cường 6 đầu vào xử lý ngắt, trang bị thêm các chức năng truyền thông qua các card truyền thông. Nhìn chung, FX1S là PLC thích hợp với các ứng dụng trong công nghiệp chế biến gỗ, đóng gói sản phẩm, điều khiển động cơ, hệ thống quản lý môi trường ...
3.2.1. Thông số kỹ thuật đặc trưng của FX1S
+ Nhận biết các sản phẩm PLC FX1S:
A) Kiểu PLC: FX1S
B) Tổng số đầu vào/ra: 14 I/O C) Kiểu module:
M: module CPU; E: module nguồn; EX: module mở rộng đầu vào; EY: module mở rộng đầu ra.
D) Kiểu đầu ra:
R: đầu ra relay; S: đầu ra Triac; T: đầu ra tranzitor. E) Kiểu nguồn nuôi – Kiểu đầu vào:
ES: nguồn AC-220V/50Hz; đầu vào DC-24V
UA1: nguồn AC-110V/60Hz; đầu vào AC-110V/60Hz DS: nguồn DC-24V; đầu vào DC-24V
F) Tiêu chuẩn đăng kí sản phẩm: UL: Nhật; CE: Châu Âu.
+ Cấu tạo bên ngoài PLC:
1 Vít cố định 7 Chốt gá
2 Vít nối dây đầu vào (Input) 8 Tấm phủ trước
3 Vít nối dây đầu ra (Output) 9 Cổng nối thiết bị mở rộng
4 Đèn báo trạng thái đầu vào số
X0 ... X7 10
Cổng kết nối PC
5 Đèn báo trạng thái đầu ra số
Y0 ... Y5 11
Vít chỉnh analog
6 Đèn báo trạng thái PLC:
RUN, POWER, ERROR 12
Công tắc chuyển chế độ: Run/Stop
* Hình dáng bố trí các trạm kết nối của 4 loại PLC FX1S-14MR:
c. Bảng thông số kỹ thuật của PLC FX1S
3.2.2. Cấu hình vào/ra của FX1S
+ Cấp nguồn cho PLC:
Tùy theo loại dùng nguồn AC hay DC tương ứng sẽ có các thông số và cách nối điện khác nhau. Sau đây là bảng thông số và sơ đồ cấp nguồn:
* Loại dùng nguồn xoay chiều (AC):
Hình 3.10: Cấu trúc mạch điện đầu nối nguồn điện và ngõ vào/ra của PLC loại dùng nguồn AC
Hình 3.11: Cấu trúc mạch điện đầu nối nguồn điện và ngõ vào/ra của PLC loại dùng nguồn DC
+ Sơ đồ mạch điện kết nối ngõ vào của PLC với thiết bị ngoại vi:
1 Nguồn DC 24V
2 Cảm biến loại PNP
3 Cảm biến loại NPN
4 Công tắc
Hình 3.12: Hướng dẫn kết nối thiết bị với ngõ vào PLC + Sơ đồ mạch điện kết nối ngõ ra PLC với thiết bị ngoại vi:
* Đầu ra relay:
1. Không nối 2. Cầu chì 3. Diode bảo vệ 4.Mạch khóa chéo 5. Nút dừng khẩn 6. Dập hồ quang tiếp điểm 7. Van điện từ 8. Đèn 9. Nguồn DC 10. Nguồn AC
Hình 3.13: Hướng dẫn kết nối thiết bị với ngõ ra của PLC loại relay
* Đầu ra Tranzitor:
1. Không nối 2. Nút dừng khẩn 3. Cầu chì 4.Mạch khóa chéo 5. Nguồn DC 6. Đèn 7. Diode 8. Van điện từ
Hình 3.14: Hướng dẫn kết nối thiết bị với ngõ ra của PLC loại tranzitor
3.2.3. Truy cập vùng nhớ của FX
Cấu trúc vùng nhớ của PLC FX1S:
STT Loại vùng nhớ Phạm vi vùng nhớ Mô tả
1 Vùng đệm ảo đầu vào X0÷X254 Nhớ giá trị vào/ra.
2 Vùng đệm ảo đầu ra Y0÷Y254
3
Vùng rơle phụ (Auxilialy Relay):
+ Miền rơle phụ chung (General)
+ Miền rơle phụ chốt (Latched)
+ Miền rơle phụ đặc biệt (Special) M0÷M383 M384÷M511 M8000÷M8255 Dùng để thực hiện các xử lý trung gian trong chương trình; các bit thuộc vùng M được đánh số thập phân.
+ Miền chung: bị xóa dữ liệu khi PLC mất nguồn.
+ Miền chốt: không bị xóa dữ liệu khi PLC mất nguồn. + Miền đặc biệt: các bit này sử dụng để điều khiển và giám sát trạng thái hoạt động PLC. 4 Vùng nhớ rơle trạng thái (State relay): + Miền nhớ chốt (Latched) + Miền nhớ khởi tạo (Initial)
S0÷S127 S0÷S9
Dùng trong điều khiển tuần tự, được gọi là cờ trạng thái STL; các bit được đánh số thập phân.
5
Vùng thanh ghi dữ liệu (Data register):
+ Thanh ghi dữ liệu + Thanh ghi chốt
+ Thanh ghi chuyên dùng + Thanh ghi tập tin
+ Thanh ghi điều chỉnh được + Thanh ghi chỉ mục D0÷D127 D128÷D255 D8000÷D8255 D1000÷D2499 D8030÷D8031 V và Z (16 bit) Bộ nhớ 16 bit dùng để lưu trữ số liệu; thứ tự được đánh số thập phân. 6 Vùng các bộ thời gian (Timer): + 100 ms + 10 ms + 1 ms T0÷T62 T32÷T62 khi bit M8028 = 1 T63 7 Vùng các bộ đếm (Counter): + Miền đếm chung (767 giá trị)
+ Miền đếm chốt (767 giá trị)
C0÷C15 C16÷C31
Hãng LG Industrial Systems (LGIS) đã cho ra đời PLC với 2 họ MASTER- K và GLOFA ngoài ra còn có các màn hình giao diện kết hợp với PLC giúp cho người sử dụng thiết kế các máy móc thế hệ mới cũng như cải tiến công nghệ sản xuất trong quá trình tự động hóa hiện đại hóa đất nước.
PLC của LGIS được chia làm nhiều loại tùy theo mục đích nhu cầu: loại nhỏ (Micro), loại trung bình (Compact), loại lớn (Module). Về hình thức bề ngoài thường không giống nhau, về tập lệnh cũng khác nhau. Tuy nhiên, chúng có chung một đích là được thiết kế dễ dàng thực hiện, thay thế cho các logic điều khiển máy móc - thiết bị bằng phương pháp truyền thống.
Bộ điều khiển PLC Master-K của LGIS.
Hiện nay tuỳ thuộc vào công nghệ của từng máy mà chúng ta sẽ lựa chọn số lượng I/O (Input/ Output) của PLC cho phù hợp, số lượng I/O càng lớn thì giá thành càng cao. Trong họ Master-K được chia làm nhiều loại: K10S1(8 Input/6 Output), K80S (Max: 80 I/O), K120S (Max:120I/O – có tập lệnh điều khiển vị trí ) K200, K300 (Max:384 I/O).
Đối với các PLC cở nhỏ như loại Master-K10S1, Master-K80S hay Master- K120S các bộ phận được kết hợp với nhau thành một khối . Với những loại lớn