5. Ứng dụng, nhu cầu thực tế của đề tài
2.1.1. Giới thiệu chung về LOGO
Module logic vạn năng với tên gọi là LOGO phục vụ cho các nhiệm vụ điều khiển cỡ nhỏ trong các lĩnh vực lắp đặt điện dân dụng và lắp ráp tủ điện đóng cắt điện hạ thế, cũng như trong ngành chế tạo máy và các ứng dụng thực tế khác. Nó thay thế các công nghệ thông dụng mà hiện tại vẫn còn đang sử dụng rộng rãi. LOGO chứa đựng tất cả các chức năng như rơle tiếp điểm, rơle trễ, rơle nhớ, rơle xung, bộ phát xung đồng bộ, bộ đếm và đồng hồ định thời gian. LOGO giúp tiết kiệm nguyên vật liệu, không gian, thời gian và góp phần lớn vào hướng giảm giá thành trong ngành kỹ nghệ điện.
Như một họ thiết bị mới trong ngành kỹ nghệ điện, với phạm vi tính năng thấp hơn các bộ điều khiển khả trình Micro. LOGO ra đời với mục tiêu thực hiện các ứng dụng nơi mà các giải pháp thông thường với các bộ điều khiển khả trình cỡ nhỏ hoặc tích hợp từ các phần tử điện tử rời rạc không còn kinh tế, hay chỉ có thể thực hiện được với sự tốn kém về vật liệu, không gian và thời gian, khi giá cả chấp nhận được. Thay vì luôn phải phát triển một bản mạch cho từng ứng dụng cụ thể thì nay đã có module logic đa năng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Không cần một sự đào tạo hay kiến thức đặc biệt nào để làm cho LOGO hoạt động. Chỉ cần chọn các chức năng tích hợp sẵn và nối chúng lại với nhau bằng việc ấn phím để xây dựng nên các mạch điện và có thể thay đổi các mạch điện này rất dễ dàng vào bất cứ lúc nào khi muốn mà không cần phải dùng dụng cụ hay đi dây lại. Những ứng dụng của LOGO có thể điều khiển là hầu như không có giới hạn, từ các ứng dụng gia đình đến thương mại.
Tính năng ưu việt của bộ điều khiển LOGO - Lập trình dễ dàng , ngôn ngữ lập trình dễ học.
- Có thể lập trình trực tiếp trên màn hình hoặc thực hiện trên máy tính rồi đổ chương trình sang bộ Logo hoặc ngược lại.
- Tính tương thích cao với các thiết bị khác.
- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng.
- Khả năng mở rộng cao. 2.1.2. Cách nhận dạng LOGO
Trước khi sử dụng một LOGO, ta phải biết một số thông tin cơ bản về sản phẩm như cấp điện áp sử dụng, ngõ ra là relay hay transistor… Các thông tin cơ bản đó có thể tìm thấy ngay ở góc dưới bên trái của sản phẩm.
Ví dụ: LOGO! 230RC Trong đó:
- 230: nguồn cấp vào trong khoảng 115 – 240 V AC/DC
- R: ngõ ra là relay. (Nếu dòng thông tin không chứa ký tự này nghĩa là ngõ ra của sản phẩm là transistor).
- C: sản phẩm có tích hợp các hàm thời gian thực. - Ngoài ra còn có một số thông tin khác:
- 12: nguồn cấp vào là 12V DC
- O: sản phẩm không có màn hình hiển thị. - DM: Module digital.
- AM: Module analog. - CM: Module truyền thông.
2.1.3. Các tính năng kỹ thuật của LOGO
Hiện nay Siemens đã cho ra đời nhiều mẫu LOGO với đặc tính kỹ thuật khác nhau như các loại mà đầu ra là transistor, rơle, loại chứa đồng hồ thời gian thực, có hoặc không có màn hình, loại 12 đầu vào và 8 đầu ra, 8 vào 4 ra,…
Nhìn chung các loại LOGO đều có thể lập trình trực tiếp hoặc dễ dàng hơn bằng các phần mềm chuyên dụng như LOGO!Soft; LOGO!Soft Comfort… thông qua cáp nối với PC hay qua module lập trình. Phần mềm LOGO!Soft Comfort với tính năng Simulation đã giúp cho việc lập trình cho LOGO càng trở nên đơn giản và hiệu quả, tiết kiệm được thời gian và công sức.
LOGO có khả năng nhận biết được các trạng thái cơ bản và các hàm sau: -Constants: Input, AsiInput, Output, AsiOutput, Marker, Status 1, Status 0.
-Basic Functions: AND, AND (Edge), NAND, NAND (Edge), OR, NOR, XOR, NOT.
-Special Functions: On Delay, Off Delay, On/Off Delay, Retentive On Delay, Latching Relay, Pulse Relay, Wiping Relay/Pulse Output, Inverval Time-Delay, Edge-Triggered, Seven-Day Time Switch, Year Clock. Up/Down Counter, Hours Counter, Pulse Generator, Random Generator, Trigger, Stairwell Light Switch, Dual- Function Switch, Message Text, …
2.2. TÌM HIỂU TẬP LỆNH CỦA LOGO
2.2.1. Các lệnh cơ bản
LOGO có các hàm cơ bản sau:
Ký hiệu LOGO Mô tả Ký hiệu LOGO Mô tả
Cổng AND
Cổng OR
Cổng AND lấy xung
cạnh lên Cổng NOR Cổng NAND Cổng XOR Cổng NAND lấy cạnh xung xuống. Các hàm cơ bản của LOGO Cổng NOT
Cổng AND: ngõ ra của cổng AND bằng 1 khi tất cả các ngõ vào bằng 1.
- Cổng AND lấy xung cạnh lên: ngõ ra bằng 1 trong 1 chu kỳ máy tạo thời điểm đầu tiên mà cả 4 ngõ vào điều bằng 1.
Giản đồ thời gian
- Cổng NAND: ngõ ra của cổng NAND chỉ bằng 0 khi tất cả ngõ vào cùng bằng 1. - Cổng NAND lấy cạnh xung xuống: ngõ ra bằng 1 trong một chu kỳ máy tại thời
Giản đồ thời gian
- Cổng OR: ngõ ra bằng 1 nếu có ít nhất một ngõ vào bằng 1.
- Cổng NOR: ngõ ra cổng NOR bằng 1 nếu tất cả ngõ vào cùng bằng 0.
- Cổng XOR: ngõ ra cổng XOR bằng 1 khi mức logic của 2 ngõ vào khác nhau. - Cổng NOT: ngõ ra phủ định với ngõ vào.
2.2.2. Các lệnh nâng cao
Ký hiệu LOGO Mô tả Ký hiệu LOGO Mô tả
On - delay Bộ phát xung không đồng bộ Off - delay Bộ phát xung ngẫu nhiên On _off - delay Công tắc dùng cho đèn cầu thang On-delay có nhớ Công tắc đa chức năng Relay xung có trì hoãn Ngày giờ trong tuần
Relay thời gian lấy cạnh xung lên.
Các hàm nâng cao của LOGO Ngày trong năm
Counter
Ký hiệu LOGO Mô tả
Bộ đếm lên/xuống Bộ đếm giờ Bộ phát xung phụ thuộc tần số
Ký hiệu LOGO Mô tả Ký hiệu LOGO Mô tả
Bộ phát xung phụ thuộc tín hiệu analog ngõ vào Bộ khuếch đại analog Bộ phát xung phụ thuộc khác biệt analog Bộ chọn giá trị analog cho ngõ ra Bộ so sánh tín hiệu analog Hàm dốc Bộ giám sát tín hiệu analog A N A L O G Bộ điều khiển PI
Ký hiệu LOGO Mô tả Ký hiệu LOGO Mô tả
Bộ chốt relay Bộ khóa mềm Relay xung
Bộ tạo thông báo
Một số hàm khác
2.3. LẬP TRÌNH TRỰC TIẾP TRÊN BỘ LOGO!
- Bước 1: Cấp nguồn cho bộ Logo
- Bước 2: Nhấn nút để hiển thị màn hình chính. - Bước 3: Dùng phím mũi tên để lựa chọn Programming.
- Bước 4: Để bắt đầu viết chương trình nhấn phím và phím mũi tên để lựa chọn khối chức năng ngõ vào phù hợp
- Bước 5: Dùng phím di chuyển dấu nháy sang bên phải màn hình tiếp tục nhấn đồng thời và lựa chọn khối chức năng ngõ ra.
- Bước 6: Nhấn để chọn ngõ ra tiếp theo. Và cứ tiếp tục cho đến khi hoàn thành.
- Bước 7: Sau khi hoàn thành trở lại màn hình chính bằng rồi dùng các phím di chuyển chọn Start Program để chạy chương trình.
2.4. LẬP TRÌNH TRÊN CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG LOGO!SOFT
COMFORT CỦA HÃNG SIEMENS
- Bước 1: Mở chương trình LOGO!Soft Comfort. - Bước 2: tạo một chương trình mới:
- Bước 3: Sử dụng các hàm CO , GF , SF để lập trình chương trình.
- Bước 4: Sau khi đã lập trình xong chương trình thì ta có thể mô phỏng chương trình bằng tính năng Simulation hoặc nhấn phím F3.
CHƯƠNG 3
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TIA PORTAL.
3.1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TIA PORTAL
Ban Tự động hóa Công nghiệp của Siemens giới thiệu phần mềm tự động hóa đầu tiên trong công nghiệp sử dụng chung một môi trường, một phần mềm duy nhất cho tất cả các tác vụ trong tự động hóa, gọi là Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal).
Phần mềm lập trình mới này giúp người sử dụng phát triển, tích hợp các hệ thống tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tích hợp, xây dựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ.
Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa. Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm tích hợp tự động hóa toàn diện (TIA) của Siemens. Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 V11 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính.
Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu của khách hàng trên toàn thế giới. Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thông bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal.
Tất cả các bộ điều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ví dụ người sử dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương trình điều khiển PLC vào một màn hình
PLC – HMI đã được tự động thiết lập, không cần bất cứ sự cấu hình nào thêm. Phần mềm mới Simatic Step 7 V11, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S7-1200, S7-300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC. Simatic Step 7 V11 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Simatic Step 7 V11 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử dụng sang chương trình mới trên TIA Portal.
Phần mềm mới Simatic WinCC V11, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng để cấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũng như để giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính (SCADA). Việc thiết lập, cấu hình cho các Sinamics biến tần cũng sẽ được tích hợp vào TIA Portal trong các phiên bản sau.
Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo. Một hệ thống kỹ thuật mới, thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa.
Lợi ích với người dùng:
- Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động - Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật
- Chức năng bảo vệ: kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổi mới trong tương lai.
- Kết nối qua giao thức TCP/IP
Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các
địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau
3.2. CÁC THAO TÁC CƠ BẢN TRÊN PHẦN MỀM
- Cửa sổ “Portal view” là cổng thông tin cung cấp các chức năng tổng quan của phần mềm.
- Cung cấp các chức năng cơ bản của phần mềm.
- Ta có thể mở các dự án đã lập trình sẵn, tạo một dự án mới, di chuyển một dự án, hoặc vào phần trợ giúp để có thể hiểu rõ hơn về phần mềm ...
- Bảng lựa chọn những dự án được sắp xếp theo thời gian. - Vào dự án mà ta chọn, đi đến giao diện dự án.
- Cung cấp thông tin của dự án mà ta đang mở như là tên, nơi lưu trữ....
Hình 3.1. Cửa sổ Portal view
Cửa sổ “OVERVIEW” là nơi quản lý toàn bộ dữ liệu của các dự án (Project) được soạn thảo. Các công cụ cần thiết sẽ được tự động kích hoạt khi người sử dụng truy cập đến dữ liệu đang được chọn.
Hình 3.2. Cửa sổ Overview
Các dự án (Project) là nơi lưu trữ các dữ liệu và chương trình được tạo trong một giải pháp tự động hóa. Các dữ liệu trong một dự án bao gồm: Dữ liệu cấu hình về cấu trúc phần cứng và các tham số cho các module.
- Dữ liệu cấu hình cho các giao tiếp mạng. - Các chương trình cho các module.
- Các trạm (station) trong Simatic Step 7 đại diện cho một cấu trúc phần cứng của một bộ điều khiển khả trình và nó chứa các dữ liệu để đặt cấu hình và tham số cho mỗi module trong trạm.
“Devices & Network” là cửa sổ (phần mềm) đặt cấu hình cho các trạm, bao gồm sắp xếp các giá (rack), các module, các giá vào ra phân tán, và các module giao tiếp. Ta có thể thêm các module cần thiết, màn hình HMI, hoặc kết nối lập trình Wincc.
Hình 3.3. Cửa sổ Devices & Network
- Tab để chuyển đổi giữa các thiết bị và xem kết nối mạng của các thiết bị.
- Thanh công cụ: thanh công cụ bao gồm các công cụ cho mạng đồ họa của thiết bị, cấu hình các kết nối và màn hình hiển thị thông tin địa chỉ. Sử dụng chức năng zoom (phóng to, thu nhỏ) để xem địa chỉ....
- Khu vực đồ họa: khu vực đồ họa hiển thị các thiết bị liên quan đến mạng, mạng lưới, kết nối và các mối quan hệ. Trong lĩnh vực đồ họa, bạn có thể chèn các thiết bị từ các mục phần cứng (7) và kết nối chúng với nhau.
- Cung cấp tổng quan các đối tượng được tạo ra trong đồ họa. Bằng cách giữ chuột, có thể nhanh chóng di chuyển đến các đối tượng mong muốn và hiển thị chúng trong lĩnh vực đồ họa.
- Bảng thông tin các thiết bị được chọn, cung cấp tổng quan thông tin của thiết bị được chọn kết nối.
- Cửa sổ thanh tra hiển thị thông tin về các đối tượng đang được chọn. Ta có thể chỉnh sửa các thiết lập của các đối tượng được chọn trong "Properties" tab của thanh tra, đổi địa chỉ IP...
- Danh mục phần cứng, giúp ta dễ dàng lựa chọn cung cấp cho ta các phần cứng khác nhau của các thiết bị. Ta có thể lấy các phần cứng ra bằng cách kéo thả chuột từ phần này vào khu vực đồ họa của giao diện mạng.
“Online & diagnostics” là cửa sổ giao tiếp, kết nối thiết bị thông qua địa chỉ IP, kiểm tra kết nối giữa máy tính với thiết bị PLC, HMI...
Cách kiểm tra như sau:
- Đổi địa chỉ IP máy tính với thiết bị cần giao tiếp, kết nối. - Chọn “ Online & diagnostics ”
- Thay đổi chuẩn kết nối trong mục “ Type of the PG/PC interface ” thành chuẩn “PN/IE”.
- Trong mục “PG/PC interface” ta lựa chọn card mạng mà máy tính ta đang dùng. - Cuối cùng, kích vào “Flash LED” nếu đèn báo trên thiết bị sáng thì kết nối giữa
máy tính và thiết bị hoàn thành.
Hình 3.4. Cửa sổ Online & diagnostics
“MAIN OB1” là cửa sổ để viết chương trình điều khiển. Đây là phần khung của chương trình, chứa các lệnh điều khiển chương trình ứng dụng. Với một số chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản ta có thể viết tất cả các lệnh trong khối này. Chương trình ứng dụng được xử lý bắt đầu từ chương trình chính, các lệnh được xử lý lần lượt