Giáo trình Điều khiển lập trình PLC (Phần 2)

Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 21 PHẦN 2: PLC CỦA SIEMENS Bài 1: Thiết bị điều khiển lập trình S7 200, S7 300 1.1. Cấu trúc PLC 1.1.1. Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Procesing Unit): Thường trong mỗi PLC có một đơn vị xử lý trung tâm, ngoài ra còn có một số loại lớn có tới hai đơn vị xử lý trung tâm dùng để thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp và quan trọng gọi là hot standby hay redundant. * Đơn vị xử lý "một -bit": Thích hợp cho những ứng dụng nhỏ, chỉ đơn thuần là logic ON/OFF, thời gian xử lý dài, nhưng kết cấu đơn giản nên giá thành hạ vẫn được thị trường chấp nhận. * Đơn vị xử lý "từ - ngữ": Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 22 • Xử lý nhanh các thông tin số, văn bản, phép tính, đo lường, đánh giá, kiểm tra. • Cấu trúc phần cứng phức tạp hơn nhiều. • Giá thành cao. - Nguyên lý hoạt động: + Thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình gọi tuần tự (do đã được điều khiển và kiểm soát bởi bộ đếm chương trình do đơn vị xử lý trung tâm khống chế). + Bộ xử lý liên kết các tín hiệu (dữ liệu) đơn lẻ (theo một quy định nào đó - do thuật toán điều khiển) rút ra kết quả là các lệnh cho đầu ra. + Sự thao tác tuần tự của chương trình đi qua một chu trình đầy đủ rồi sau đó lại bắt đầu lại từ đầu thời gian đó gọi là "thời gian quét". + Đo thời gian mà bộ xử lý xử lý 1 Kbyte chương trình để làm chỉ tiêu đánh giá giữa các PLC! Như vậy bộ vi xử lý quyết định khả năng và chức năng của PLC. Bộ xử lý một - bit Bộ xử lý từ - ngữ Xử lý trực tiếp các tín hiệu đầu vào (địa chỉ đơn). Các tín hiệu vào/ra chỉ có thể được địa chỉ hoá thông qua từ ngữ. Cung cấp lệnh nhỏ hơn, thông thường chỉ là một quyết định có/ không. Cung cấp tập lệnh lớn hơn, đòi hỏi phải có những kiến thức về vi tính. Ngôn ngữ đầu vào đơn giản, không cần kiến thức tính toán Ngôn ngữ đầu vào phức tạp dùng cho việc cung cấp lệnh lớn. Khả năng hạn chế trong việc xử lý dữ liệu số (không có chức năng toán học và logic). Thu thập và xử lý dữ liệu số. Chương trình thực hiện liên tiếp, không bị gián đoạn, thời gian của chu trình tương đối dài. Các quá trình thời gian tới hạn được địa chỉ hoá qua các lệnh gián đoạn hoặc chuyển đổi điều khiển khẩn cấp. Chỉ phối được với máy tính đơn giản. Phối ghép với máy tính hoặc hệ thống các máy tính. Khả năng xử lý các tín hiệu tương tự bị hạn chế. Xử lý tín hiệu tương tự ở cả đầu vào và đầu ra. 1.1.2. Bộ nhớ: Bao gồm cả RAM, ROM, EEPROM. PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 23 Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay. Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ . Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo . Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc . Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình . Đĩa cứng hoăùc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài . * Kích thước bộ nhớ : - Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 ữ1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo . - Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ữ 16K, có khả năng chứa từ 2000 - 16000 dòng lệnh. Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM. 1.1.3. Khối vào/ra: Hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC: 5VDC, 15VDC (điện áp cho họ TTL & CMOS). Trong khi đó tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn. khoảng 24VDC đến 240VDC hay 110VAC đến 220VAC với dòng lớn. Khối giao tiếp vào ra có vai trò giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC với mạch công suất bên ngoài. Thực hiện chuyển mức điện áp tín hiệu và cách ly bằng mạch cách ly quang (Opto-isolator) trên các khối vào ra. Cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu có mức cao xuống mức tín hiệu chuẩn. Tác dụng chống nhiễu tốt khi chuyển công tắc bảo vệ quá áp từ nguồn cung cấp điện lên đến điện áp 1500V. • Ngõ vào: nhận trực tiếp tín hiệu từ cảm biến. • Ngõ ra: là các transistor, rơle hay triac vật lý. 1.1.4.Thiết bị lập trình: Có 2 loại thiết bị có thể lập trình được đó là - Các thiết bị chuyên dụng đối với từng nhóm PLC của hãng tương ứng. - Máy tính có cài đặt phần mềm là công cụ lý tưởng nhất. Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 24 1.2. Địa chỉ các đầu vào đầu ra: Địa chỉ đầu vào Địa chỉ đầu ra Phần chữ chỉ vị trí và kích thước ô nhớ: XXX.X I: Đầu vo (Ngõ vo) Q: Đầu ra ( Ngõ ra) Số byte Số bít Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 25 Để truy cập một bit trong một vùng bộ nhớ, ta phải định rõ địa chỉ, cái mà bao gồm việc nhận biết vùng bộ nhớ, địa chỉ byte và số bit. Hình vẽ biểu diễn một ví dụ về việc truy cập một bit (điều này có thể được gọi là địa chỉ “byte.bit”). Trong ví dụ này, vùng bộ nhớ và địa chỉ byte (I = đầu vào, và 3 = byte 3) là tiếp theo bởi một dấu chấm (“.”) để phân biệt địa chỉ bit (bit 4). Truy cập một bit của dữ liệu trong bộ nhớ CPU (Địa chỉ byte.bit) Ta có thể truy cập trong các vùng bộ nhớ CPU bất kỳ (V, I, Q, M, S, L và SM) như các byte, từ, từ kép bằng việc sử dụng định dạng địa chỉ byte. Để truy cập một byte, từ hoặc từ kép của dữ liệu trong bộ nhớ CPU, bạn phải xác định địa chỉ trong một cách tương tự để xác đinh địa chỉ cho một bit. Vấn đề này bao gồm một vùng nhân biết, xác định cỡ dữ liệu và địa chỉ byte bắt đầu của giá trị byte, từ hoặc từ kép, như minh họa trong. Dữ liệu trong các vùng bộ nhớ CPU khác (như là T, C, HC và các thanh tổng) là được truy cập bởi việc sử dụng một định dạng địa chỉ bao gồm một vùng nhận biết và một số thiết bị. Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 26 So sánh byte, từ và từ kép truy cập tới địa chỉ tương tự. Phần số chỉ địa chỉ của byte hoặc bít: Bảng minh họa phạm vi của giá trị số nguyên có thể được miêu tả bởi các cỡ khác nhau của dữ liệu. Các giá trị số thực là được truy cập trong các độ dài từ kép. Bảng: Xác định cỡ dữ liệu và các phạm vi số nguyên được kết hợp. Cỡ dữ liệu Phạm vi số nguyên không dấu Phạm vi số nguyên có dấu Cơ số 10 Cơ số 16 Cơ số 10 Cơ số 16 B (Byte) Giá trị 8 bit 0 đến 255 0 đến FF –128 đến 127 80 đến 7F W (Từ) Giá trị 16 bit 0 đến 65 535 0 đến FFFF –32,768 đến 32,767 8000 đến 7FFF D (Từ kép- Dword) Giá trị 32 bit 0 đến 4,294,967,295 0 đến FFFF FFFF - 2,147,483,648 đến 2,147,483,647 8000 0000 đến 7FFF FFFF Cấu trúc bộ nhớ S7-200: Phân chia bộ nhớ. Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng có một tụ điện làm nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 27 S7-200 có tính năng động cao, có thể đọc ghi được trong toàn vùng, ngoại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy nhập để đọc. Hình vẽ 6.4 mô tả bộ nhớ trong và ngoài của PLC, bao gồm: - Vùng chương trình: miền bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương trình. - Vùng tham số: miền lưu trữ các tham số như từ khóa, địa chỉ trạm,. . cũng giống như vùng chương trình. - Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, bộ đệm truyền thông. . . - Vùng đối tượng: Timer, counter, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng nhớ dữ liệu và vùng nhớ đối tượng có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương trình. 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, hoặc theo từng từ kép và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, hàm truyền thông, lập bảng, hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ,. . . Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu này thường chỉ được sử dụng theo những mục đích nhất định. 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 của tên tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng như sau: Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 28 - V: Variable memory - I: Input image register - O: Output image register - M: Internal memory bits - SM: Special memory bits c. Vùng đối tượng. Vùng đối tượng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm Counter, bộ định thời Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các Timer, Counter, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi Accumulator(AC). Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng đối tượng đó. Bảng 2.7: Đặc điểm và giới hạn vùng nhớ của CPU S7 22x. Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 29 1.3. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi 1.3.1. Giới thiệu CPU 222: Các đèn trạng thái: • 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. Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 30 • Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu ra số. • Port truyền thông S7-200 sử dụng Port 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 ở tốc độ chuẩn là 9600 baud. Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu Freeport là 300 - 38400 baud. 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 đều 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 2700, dùng để thay đổi giá trị của biến sử dụng trong chương trình. Pin và nguồn nuôi bộ nhớ: Sử dụng tụ vạn năng và pin. Khi năng lượng của tụ bị cạn kiệt PLC sẽ tự động chuyển sang sử dụng năng lượng từ pin. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi: - Thiết bị lập trình loại PGxx (bàn lập trình cầm tay) được trang bị sẵn phần mềm lập trình, chỉ lập trình được với ngôn ngữ STL. - Máy tính PC: Hệ điều hành Win 98/2000/NT4.x/XP/. . . Trên đó có cài Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 31 đặt phần mềm Step7 Micro/Win 32 hoặc Step7 Micro/Dos. Hiện nay hầu hết sử dụng Step7 Mcro/Win 32 version 3.0, 3.2, 4.0, 5.0.. . cho phép người lập trình có thể xem được giá trị, trạng thái cũng như đồ thị của các biến. Nhưng chỉ sử dụng được trên máy tính có cài đặt hệ điều hành Window 2000/ WinNT và PLC loại version mới nhất hiện nay. Sau đây là cách cài đặt và giao tiếp giữa PC-PLC: 1.3.2. Kết nối thiết bị ngoại vi Đầu vào PLC : - Đầu vào là đầu đưa tín hiệu vào PLC - Phân loại đầu vào : Đầu vào Logic, Đầu vào Analog - Số lượng đầu vào phụ thuộc loại PLC - Cấu trúc đầu vào số như hình vẽ : R1 R2 CT 24V D Mạch vi xử lý Tranzitor quang Diot phát quang Hình Kiểu đầu vo một chiều Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 32 - Đặc điểm đầu vào : + Đầu vào được đánh số + Đầu vào được tín hiệu hoá + Đầu vào được ghép quang, Cách ly vi sử lý trong PLC với thế giới bên ngoài về điện + Đầu vào được chế tạo chuẩn hoá (Dòng đầu vào 5mA - Logic). Ghép nối cảm biến : Đầu ra PLC Là đầu đưa tín hiệu ra của PLC. - Đầu ra được đánh số - Đầu ra được tín hiệu hoá - Đầu ra được ghép Rơle hoặc ghép quang có tác dụng cách ly CPU trong PLC với thế giới bên ngoài về điện. - Đầu ra được chuẩn hoá tương thích với các thiết bị điều khiển khác - Phân loại đầu ra: + Đầu ra ghép Rơle, + Đầu ra ghép Transitor có Colector hở + Đầu ra ghép Triac * Loại ngõ ra dùng zơle I0.0 I0.1 I0.2 - 0 +24 COM PLC Cảm biến NPN +24 Hình Sơ đồ nối PLC với cảm biến có đầu ra ghép Transitor - NPN Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 33 - Đặc điểm: + Đóng cắt cho cả nguồn một chiều và nguồn xoay chiều. + Chịu được tần số đóng cắt thấp. + Tuổi thọ thấp, phụ thuộc vào dòng tải đi qua zơle và tần số đóng tiếp điểm. + Imax= 2A. * Loại ngõ ra dùng Transistor - Đặc điểm: + Đóng cắt cho nguồn một chiều + Chịu được tần số đóng cắt cao + Tuổi thọ cao. + Imax= 50 mA  Loại ngõ ra dùng Triac: Đèn Mạch vi xử lý Cuộn hút LED Đèn Q0.0 COM 24V Kiểu đầu ra dùng rơle. Mạch vi xử lý 24V Q0.0 COM Bộ thu phát quang (opto – coupler) Kiểu đầu ra dùng Tranzitor. + - Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 34 - Đặc điểm: + Đóng cắt cho nguồn một chiều và xoay chiều + Chịu được tần số đóng cắt cao + Tuổi thọ cao. + Imax= 50 - 100 mA * Bảo vệ đầu ra: - Bảo vệ bằng Diode khi tải dầu ra là cuộn dây dùng nguồn một chiều - Bảo vệ đầu ra bằng mạch R C khi cuộn dây tải dùng nguồn 1 chiều : R= Vdc/ IL ( R tối thiểu bằng 10 Om) C = IL x K ( Với K = 0.5 đến 1uF / A) COM Trong PLC 1000 + - Mạch vi xử lý 24V Q0.0 COM Bộ thu phát quang (opto – coupler) Kiểu đầu ra dùng Triac + - Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 35 - Bảo vệ bằng mạch RC khi đầu ra dùng với nguồn xoay chiều : Giá trị điện trở R và tụ C được tính theo công thức : R> 0.5 x Vrmc ( tối thiểu = 10 khi đầu ra dùng nguồn xoay chiều. Và . Vrmc là điện áp xoay chiều. ) C = 0.002 đến 0.005uF cho mỗi 10VA của tải cuộn cảm. Tác dụng của mạch RC dùng để khép mạch dòng điện khi mở tiếp điểm. Dòng (khép mạch) = 2 x 3.14 x f x C x V~ phải nằm trong giới hạn cho phép. Bạn cũng có thể sử dụng áp biến trở MOV - Metal Oxide Varistor dùng để hạn chế xung điện áp. Phải chon loại MOV có điện áp làm việc lớn hơn 20% điên áp nguồn VAC~ Ví dụ : Cuộn cảm đầu ra sử dụng là 17VA, điện áp là 115VAC,  Dòng cho phép chạy qua tiếp điểm và cuộn cảm là I = 183VA/115V = 1.59A chon dòng tính toán Itt = 2A.  Giá trị điện trở R = 0.5 x 115 =57.5  ---> chọn là 68  Giá trị tụ điên C = (17VA/10) x 0.005 = 0.0085uF, chọn là 0.01uF  Dòng khép mạch = 2 x 3.14 x 60 x 10-6 x 115 = 0.43mA rms. Ví dụ kết nối đầu vào / ra của PLC từ 1 sơ đồ điều khiển Hình 2- 6 Mạch bảo vệ đầu ra dùng RC khi đầu ra dùng nguồn xoay chiều Trong PLC AC R C MOV COM C Trong PLC R dc Il + - Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 36 BÀI 2: CÁC LỆNH LẬP TRÌNH S7 200 2.1. PHẦM MỀM STEP 7 - MICRO/WIN 32 2.1.1. Những yêu cầu đối với máy tính PC - Phần cứng PC: sử dụng các máy tính có cấu hình từ Pentum 3 trở lên - Phần mềm: Trên đó có cài đặt phần mềm Step7 Micro/Win 32 hoặc Step7 Micro/Dos. Hiện nay hầu hết sử dụng Step7 Mcro/Win 32 version 3.0, 3.2, 4.0, 5.0, 6.0 cho phép người lập trình có thể xem được giá trị, trạng thái cũng như đồ thị của các biến. Nhưng chỉ sử dụng được trên máy tính có cài đặt hệ điều hành Window 98/ME/2000/NT/XP/Vistra và PLC loại version mới nhất hiện nay 2.1.2. Cài đặt phần mềm: Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 37 Sau khi thực hiện xong, trên màn hình sẽ xuất hiện: - Nháy đúp chuột vào biểu tượng Setup Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 38 - Chọn OK / Next / YES / Next / Next / Next - Chọn cách truyền thông chọn Properties - Chọn như hình vẽ: - Cuối cùng được kết quả như cách 1 hoặc xuất hiện biểu tượng trên màn hình 2 Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 39 Destop: 2.1.3. Sử dụng phần mềm: Giao diện phần mềm: Để một hệ thống PLC có thể thực hiện được một quá trình điều khiển nào đó thì bản thân nó phải biết được nó cần phải làm gì và làm như thế nào. Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như quy trình hoạt động cũng như các yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình. Và để có thể lập trình được cho PLC thì cần phải có sự giao tiếp giữa người và PLC. Việc giao tiếp này phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình. Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập trình khác nhau. Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng một phần mềm để có thể lập trình cho họ PLC loại này. Phần mềm này có tên là STEP7- MicroWIN32. Đây là một phần mềm chạy trên nền Windows 32bit, trải qua nhiều phiên bản khác nhau. Tài liệu này tập trung nói về STEP7- MicroWIN32 version 3.2. Ngoài việc phục vụ lập trình cho PLC S7-200, phần mềm này còn có rất nhiều các tính năng khác như các công cụ gỡ rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình với các ngôn ngữ khác nhau Phần mềm này cũng đã được xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng. Người dùng có thể tra cứu các vấn đề về PLC S7-200 một cách rất nhanh chóng, rõ ràng và dễ hiểu. Cụng cụ kết nối Nút thay đổi trạng thái làm Down load/Up Nỳt kiểm tra trạng thỏi của Mở, tạo mới, lưu một CT Cỏc khối chức Vựng soạn thảo chương trỡnh Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 40 Để có thể thực hiện phần mềm lập trình STEP7- MicroWIN32 ta có 2 cách: Cách 1: Vào Start - Simatic - STEP7- MicroWIN32 V3.2.0 - STEP7- MicroWIN32. Cách 2: Chạy thông qua biểu tượng trên Desktop. Một số thành phần quan trọng: - Program Block: Khi click chuột vào nút này ta sẽ trở về được vùng soạn thảo chương trình. Ở vùng này ta có thể thêm bớt các đầu vào/ra, các biến, các lệnh, hàm để thực hiện chương trình điều khiển. - Communications :là cách kiểm tra sự kết nối với PLC S7-200 Ở đây ta có thể thay đổi cách mà máy tính truyền thông với PLC S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền.. .) hoặc kiểm tra có hay không sự truyền thông giữa máy tính và PLC S7-200 (kiểm tra sự có mặt của PLC hay không). - Symbol Table: Click chuột vào đây, ta sẽ được một bảng mà ở đó ta có thể định nghĩa các tên biến và đặt địa chỉ tương ứng cho các biến đó để có thể dễ nhớ và dễ kiểm tra. Các biến này có thể là các đầu vào/ra, các biến trung gian. . . - Khối hàm, lệnh: Cây lệnh Tập lệnh Bit Tập lệnh can thiệp vào thời gian hệ thống Tập lệnh truyền thông Tập lệnh so sánh Tập lệnh biến đổi Tập các bộ đếm Tập lệnh toán học Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 41 Tập lệnh toán học Tập lệnh điều khiển ngắt Tập lệnh các phép tính logic biến đổi Tập lệnh di chuyển dữ liệu Tập lệnh điều khiển chương trình Tập lệnh thao tác với thanh ghi (dịch/quay vòng thanh ghi) Tập lệnh làm việc với chuỗi Tập lệnh làm việc với bảng dữ liệu Tập các bộ định thời Tập lệnh gọi chương trình con và chương trình ngắt Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất của STEP7- MicroWIN32. Nó bao gồm toàn bộ các lệnh và khối hàm của STEP7- Micro WIN32 để có thể tạo được một chương trình điều khiển cho PLC S7-200. Người dùng có thể tìm thấy các lệnh hoặc hàm mình cần dựa trên các nhóm có cùng chức năng mà STEP7- MicroWIN32 đã phân loại sẵn. Trong đó thường dùng nhất là các nhóm: + Bit Logic: bao gồm các lệnh làm việc với bit và thực hiện các phép toán logic như AND, OR, NOT. . . + Compare: bao gồm các khối lệnh dùng để so sánh dữ liệu như >, <, =, ... + Interger Math, Floating-Point Math: nhóm lệnh làm việc với số nguyên 16bit, 32bit và số thực. Nhóm lệnh này thực hiện các phép toán số học như +, -, . . . + Move: các khối lệnh dùng để di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ này sang vùng nhớ khác của PLC. + Timer: đây là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200. + Counter: đây là khối lệnh làm việc với các loại bộ đếm của S7-200 Ngoài ra còn các khối khác cũng quan trọng chúng ta có thể tham khảo thêm ở phần Help của STEP7- MicroWIN32. Để có thể biết một khối hàm hoặc lệnh làm việc như thế nào và điều kiện kèm theo chúng ta chọn khối hàm, lệnh đó và nhấn F1. + Vùng soạn thảo: Đây là vùng mà STEP7- MicroWIN32 dành cho người dùng soạn thảo các chương trình điểu khiển của riêng mình.ở đây người dùng có thể thêm các lệnh các khối hàm, các cấu trúc điều khiển chương trình tạo các kết nối giữa các câu lệnh để thực thi các nhiêm vụ điều khiển. Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 42 Có 3 phương pháp hay nói cách khác là 3 ngôn ngữ khác nhau để viết một chương trình điểu khiển cho PLC S7-200: + Statement List (STL): lập trình ở dạng danh sách lệnh dựa trên các từ gợi nhớ. + Lader (LAD): lập trình dạng hình thang có dạng như một sơ đồ nguyên lý mạch. + Function Data Block (FBD): lập trình dựa trên các khối logic cơ bản AND, OR. . . Cũng nên lưu ý sự khác nhau giữa vùng soạn thảo khi dùng ngôn ngữ LAD so với các ngôn ngữ khác. Người dùng có thể thực hiện việc chuyển đổi việc lập trình giữa các ngôn ngữ khác nhau thông qua việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình khi vào menu: View - STL hoặc Lader hoặc FBD. Ngoài ra khi soạn thảo chương trình STEP7- MicroWIN32 cũng hỗ trợ người dùng với các thông báo lỗi về cú pháp, về dữ liệu c. Một số thao tác quan trọng: - Có 2 cách để tạo một chương trình mới: + Vào menu File \ New. + Dùng biểu tượng trên thanh công cụ. - Lưu lại chương trình đã viết bằng cách: + Vào menu File \ Save. + Dùng biểu tượng trên thanh công cụ. - Để chèn một network mới: + Click chuột phải vào số thứ tự của network, chọn Insert\ Network(s). + Dùng biểu tượng trên thanh công cụ. - Để xoá một network: chọn network + Click chuột phải vào network cần xoá, chọn Delete \ Network(s). + Dùng biểu tượng trên thanh công cụ. - Để thêm một lệnh trong chương trình: Chọn vị trí của lệnh trong chương trình: + Tiếp theo chọn Instructions, chọn nhóm lệnh sẽ làm việc, double click vào lệnh cần dùng. + Dùng biểu tượng trên thanh công cụ. - Để PLC S7-200 có thể thực hiện được các chương trình điều khiển, người dùng phải Download chương trình xuống PLC. Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 43 + Chọn File \ Download. Và việc download có phím tắt là Ctrl+D. + Dùng ngay biểu tượng ở trên thanh công cụ - Khi trong PLC có sẵn một chương trình, người dùng cần đưa lên để kiểm tra, chỉnh sửa STEP7- MicroWIN32 cũng hỗ trợ việc Upload. + Chọn menu File \ Upload. Phím tắt là Ctrl+U. + Dùng biểu tượng ở trên thanh công cụ. Cần phải lưu ý là để Upload hoặc Download chương trình cho PLC thì phải chắc chắn rằng PLC S7-200 đã được kết nối đến máy tính và việc truyền thông với máy tính đã được thiết lập. Hay nói cách khác máy tính phải nhận ra được sự tồn tại của PLC. Nếu không STEP7- MicroWIN32 sẽ báo lỗi. Khi kết nối thành công STEP7- MicroWIN32 sẽ đưa ra bảng thông báo các thành phần sẽ được download xuống PLC. Muốn download được thì phải chuyển PLC về trạng thái dừng (STOP) bằng cách nhấn nút STOP trên thanh công cụ. Lập trình tuyến tính và có cấu trúc: - Dạng tuyến tính: Là phương pháp lập trình mà tất cả các lệnh đều nằm trong một chương trình duy nhất. Các lệnh được sắp xếp theo một thứ tự nhất định để phù hợp với yêu cầu của hệ thống điều khiển. Với cách tổ chức chương trình dạng này nó có đặc điểm thống nhất toàn bộ lệnh trong một khối, có thể quan sát được cùng một lúc nhiều đầu vào/ra nhưng nó chỉ phù hợp với những bài toán không quá nhiều phức tạp, không quá nhiều các đầu vào/ra, không phải xử lý một khối lượng lớn dữ liệu. - Dạng có cấu trúc: Các lệnh của chương trình sẽ nằm trong các chương trình làm những nhiệm vụ riêng biệt gọi là các chương trình con. Khi có yêu cầu từ hệ thống, chương trình chính sẽ gọi chương trình con làm nhiệm vụ liên quan và cho phép thực hiện để thực hiện việc điều khiển. Việc tổ chức chương trình dạng này nó khắc phục được hoàn toàn những hạn chế không mong muốn mà dạng tuyến tính đưa lại khi xây dựng những chương trình điều khiển phức tạp. Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 44 2.2. Các lệnh cơ bản 2.2.1. Các liên kết logic Bảng2-1: Các biến lôgic vào và ra Các đầu vào/đầu ra Các toán hạng Các kiểu dữ liệu bit (LAD, STL) I, Q, M, SM, T, C, V, S, L BOOL Các đầu vào (FBD) I, Q, M, SM, T, C, V, S, L, Nguồn cấp BOOL Các đầu ra (FBD) I, Q, M, SM, T, C, V, S, L, Nguồn cấp BOOL Các lệnh logic vào - Tiếp điểm thường mở (Normally Open) là được đóng (on) khi bit là bằng 1. - Tiếp điểm thường đóng (Normally closed) là được đóng (on) khi bit là bằng 0. a. Các lệnh tiếp điểm: Trong giản đồ LAD, các chỉ dẫn thường đóng và thường mở là được tham chiếu bởi các tiếp điểm. b. Các cổng lôgic: Trong giản đồ FBD, các chỉ dẫn thường đóng và thường mở là được tham chiếu bởi các khối AND và OR. Các chỉ dẫn có thể được sử dụng để áp dụng cho các tín hiệu Boolean trong kiểu tương tự như các tiếp điểm hình thang. Các chỉ dẫn thường đóng là cũng được tham chiếu bởi các khối. Một chỉ dẫn thường đóng là được xây dựng bằng phần kí hiệu âm trên cuống của tín hiệu vào. Các đầu vào tới cả hai khối AND và OR có thể dược mở rộng tới một giá trị max của 7 đầu vào. Các lệnh liên kết logic Trong giản đồ STL, tiếp điểm thường mở là được tham chiếu bằng các chỉ dẫn Or, And và Load. Các chỉ dẫn Load, AND hoặc OR của giá trị bit của địa chỉ bit nằm ở đỉnh ngăn xếp. Trong giản đồ STL, tiếp điểm thường đóng là đươc tham chiếu bởi các chỉ dẫn Load Not, And Not, và Or Not. Các chỉ dẫn logic NOT Load, AND hoặc OR của giá trị bit của địa chỉ bit nằm ở đỉnh ngăn xếp. Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 45 Lệnh logic ra Khi chỉ dẫn đầu ra là được thực hiện, bit đầu ra trong thanh ghi hình ảnh quá trình là điều chỉnh on. a. Lệnh tiếp điểm và lệnh logic: Trong giản đồ LAD và FBD, khi chỉ dẫn đầu ra là được thực hiện, bit theo lý thuyết là được thiết lập bằng nguồn cấp. b. Các lệnh liên kết logic Trong giản STL, chỉ dẫn đầu ra copy đỉnh ngăn xếp tới bit theo lý thuyết. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt: Các lệnh tức thời: * Đầu vào tức thời Chỉ dẫn tức thời đang tồn tại giá trị đầu vào vật lý khi chỉ dẫn là được thực hiện, nhưng thanh ghi hình ảnh quá trình là không được cập nhật. Tiếp điểm tức thời thường mở là được đóng (on) khi điểm đầu vào vật lý (bit) là bằng 1. Tiếp điểm tức thời thường đóng là được đóng (on) khi điểm đầu vào vật lý (bit) là bằng 0. Trong LAD, các chỉ dẫn tức thời thường mở và thường đóng là tương đương các tiếp điểm. Trong FBD, chỉ dẫn tức thời thường mở là tương đương chỉ thị tức thời ở trước toán hạng. chỉ thị tức thời có thể không có mặt khi nguồn cấp là được sử dụng. Chỉ dẫn có thể được sử dụng cho các tín hiệu vật lý điều khiển bằng tay trong cách tương ứng như các tiếp điểm hình thang. Trong FBD, các chỉ dẫn tức thời thường đóng là cũng tương đương với chỉ thị tức thời và kí hiệu âm ở trước toán hạng. Chỉ thị tức thời không thể hiện diện khi nguồn cấp là được sử dụng. Chỉ dẫn tức thời thường đóng là được cấu thành bởi việc đặt kí hiệu âm lên tín hiệu đầu vào. Trong STL, tiếp điểm tức thời thường mở là tương đương với các chỉ dẫn tức thời không tải (Load Not Immediate), tức thời không và (And Not Immediate) và tức thời không hoặc (Or Not Immediate). Các chỉ dẫn tức thời Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 46 logic Load, AND hoặc Or của giá trị điểm đầu vào vật lý tới đỉnh của ngăn xếp. * Đầu ra tức thời Khi chỉ dẫn đầu ra tức thời là được thực hiện, điểm đầu ra vật lý (bit hoặc OUT) là được thiết lập bằng nguồn cấp. “I” chỉ thị một tham chiếu tức thời; giá trị mới là được ghi tới cả đầu ra vật lý và thanh ghi hình ảnh quá trình tương ứng vị trí khi chỉ dẫn là được thực hiện. Điểm không giống này là từ tham chiếu không tức thời, cái mà nó ghi giá trị mới chỉ tới thanh ghi hình ảnh quá trình. Trong giản đồ STL, chỉ dẫn đầu ra tức thời copy đỉnh của ngăn xếp để điểm đầu ra vật lý được tính(bit) là tức thời. Lệnh NOT Tiếp điểm NOT thay đổi trạng thái của đầu vào nguồn cấp. Khi nguồn cấp đến được tiếp điểm NOT nó dừng lại. Khi nguồn cấp chưa đến được tiếp điểm NOT nó cấp nguồn cấp. Trong giản đồ LAD, chỉ dẫn NOT là minh hoạ một tiếp điểm. Trong giản đồ FBD, chỉ dẫn NOT sử dụngđồ hoạ ký hiệu âm với các đầu vào khối Boolean. Trong giản đồ STL, chỉ dẫn NOT thay đổi giá trị trên đỉnh ngăn xếp từ 0 tới 1 hoặc từ 1 tới 0. Sự chuyển tiếp âm, dương Các đầu vào/đầu ra Các toán hạng Các kiểu dữ liệu Vào (FBD) I, Q, M, SM, T, C, V, S, L, Nguồn cấp BOOL Ra(FBD) I, Q, M, SM, T, C, V, S, L, Nguồn cấp BOOL Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 47 Các tiếp điểm chuyển tiếp dương cho phép nguồn cấp cho mỗi vòng quét đối với mỗi chuyển tiếp off-tới-on. Các tiếp điểm chuyển tiếp âm cho phép nguồn cấp cho mỗi vòng quét đối với mỗi chuyển tiếp on-tới- off. Trong giản đồ LAD, các chỉ dẫn chuyển tiếp Âm và Dương là được tham chiếu bằng các tiếp điểm. Trong giản đồ FBD, các chỉ dẫn là được tham chiếu bằng các khối P và N. Trong giản đồ STL, tiếp điểm chuyển tiếp dương là được tham chiếu bằng chỉ dẫn Edge Up. Sự tìm lên một chuyển tiếp 0 tới 1 trong giá trị trên đỉnh ngăn xếp, đỉnh của ngăn xếp giá trị được đặt lên 1; nếu không thì được đặt về 0. Bài tập và các ví dụ về tiếp điểm a. Các ví dụ: Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 48 2.2.2. Các lệnh ghi / xoá giá trị cho tiếp điểm Mạch nhớ R - S Hai ngõ được gọi là set (S) và reset (R) Hai ngõ ra được gọi là không đảo (Q) đảo Q Nếu S = 1, R = 0, thì ngõ ra Q = 1, Q = 0 (như hình vẽ) Nếu S = 0, R = 1, thì ngõ ra Q = 0, Q = 1 (như hình vẽ) Giả sử ở trang thái như hình vẽ ta cho S = 0, mạch vẫn giữ nguyên trạng thái Tóm lại ngõ ra Q và Q chỉ đổi trạng thái hai ngõ vào cùng đổi trạng thái Q cùng trạng thái với S và Q cùng trạng thái với R Mạch nhớ R - S: Thiết lập và tái thiết lập (các bit N)(Set và Reset) Khi các chỉ dẫn Set và Reset được thực hiện, số được tính của các điểm (N) bắt đầu tại giá trị lý thuyết của bit hoặc thông số OUT được thiết lập (lên on) hoặc tái thiết lập (về off). Phạm vi của các điểm đó có thể được thiết lập hoặc tái thiết lập từ 1 tới 255. Khi sử dụng chỉ dẫn Reset, nếu bit được tính một trong hai bit T hoặc C, thì khi đó mỗi bit timer hoặc counter là reset và giá trị hiện thời timer/counter là được xoá . Điều kiện lỗi khi đặt ENO = 0: SM4.3 (thời gian chạy), 0006 (địa chỉ gián tiếp), 0091 (toán hạng ra của phạm vi). Các đầu vào/đầu ra Các toán hạng Các kiểu dữ liệu bit I, Q, M, SM, T, C, V, S, L BOOL N VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, AC, hằng số, *VD, *AC, *LD BYTE S R Q Q 0 0 Không đổi 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 Cấm S R Q Q - Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 49 2.2.3. Lập trình điều khiển động cơ ba pha có đảo chiều bằng PLC Viết chương trình điều khiển động cơ quay 2 chiều - B1: Tìm hiểu mạch khởi động động cơ không đồng bộ theo sơ đồ. - B2: Liệt kê đầu vào ra : 4 đầu vào, 2 đầu ra chọn PLC S7-200 - B3: Phân cổng vào ra : Vào I0.0 . . . . Đầu ra Q0.0 . . . - B4: Giản đồ thời gian hoặc lập lưu đồ chương trình. N RN T T N T N Mt Dt Dn Mn Dtổng Nỳt ấn quay thuận Nỳt ấn quay ngược RN hoặc nỳt dừng Đầu ra thuận Đầu ra ngược I0.1 Q0.0 Q0.1 I0.0 I0.2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 t 0(t) Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 50 - B5: Dịch lưu đồ sang giản đồ thang - B6: Lập trình - B7: Chuyển PLC về chế độ Monitor - B8: Chạy kiểm tra chương trình bằng cách đưa tín hiệu vào PLC - Bật nguồn cho đầu vào I0.0 - ON, xem trạng thái đầu ra trên PLC và trên màn hình bằng cách chọn debug/program status hoặc ấn phím để hiện ra lệnh cần xem trên màn hình và xem kết quả . - B9: Nối PLC với mô hình hoặc thiết bị thí nghiệm - B10: Kiểm tra nối. Phải đảm bảo chắc chắn là điện áp nguồn cấp cho PLC, cho khởi động từ, áptomat, là phù hợp với các điện áp cho phép ghi trên đầu nguồn cấp của thiết bị. - B11: Chạy thử nghiệm hệ thống: Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 51 2. 3. Lệnh Timer, Counter 2.3.1. Lệnh tạo timer On - Deley Timer ( TON) và Retentive ON - Delay Timer (TONR) Các chỉ dẫn On-delay Timer và Retentive On- Delay Timer đếm thời gian khi đầu vào cho phép là ON. Khi giá trị hiện thời (Txxx) lớn hơn hoặc bằng thời gian đặt trước (PT), bit timer là ON. Giá trị hiện thời On-Delay timer là được xoá khi đầu vào đang cho phép là OFF, trong khi giá trị hiện thời của On-Delay Timer có nhớ là được duy trì khi đầu vào là OFF. Bạn có thể sử dụng Timer On-Delay có nhớ để tích luỹ thời gian cho các chu kỳ phức tạp của đầu vào ON. Một chỉ dẫn Reset (R) là được sử dụng để xoá giá trị hiện thời của timer On-delay có nhớ. Cả timer On-delay và Timer On-delay có nhớ liên tục đếm sau khi Preset là đạt được, và chúng dừng đếm tại giá trị max của 32767. Off-Delay Timer (TOF) Off-Delay Timer được sử dụng để điều chỉnh trễ một đầu ra OFF cho một chu kỳ cố định của thời gian sau khi đầu vào chỉnh OFF. Khi đầu vào đang cho phép chỉnh ON, bit timer chỉnh ON tức thời, và giá trị hiện thời là đặt tới 0. Khi đầu vào chỉnh OFF, timer đếm tới khi thời gian trôi qua vươn tới thời gian đặt trước. Khi thời gian đặt trước là đạt được, bit timer chỉnh OFF và giá trị hiện thời dừng đếm. Nếu đầu vào là OFF cho một thời gian ngắn hơn giá trị đặt trước, bit timer duy trì ON. Chỉ dẫn TOF phải nhìn một chuyển tiếp ON tới OFF để bắt đầu đếm. Nếu timer TOF là ở trong một miền SCR và miền SCR là không hoạt động, thì khi đó giá trị hiện thời là đặt tới 0, bit timer là được chỉnh OFF, và giá trị hiện thời không đếm. Đặc điểm của Timer trong S7-200 Các đầu vào/đầu ra Các toán hạng Các kiểu dữ liệu Txxx Hằng số WORD IN (LAD) Nguồn chảy BOOL IN (FBD) I, Q, M, SM, T, C, V, S, L, nguồn chảy BOOL Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 52 PT VW, IW, QW, MW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, hằng số, *VD, *AC, *LD INT Độ phân giải Các timer TON, TONR và TOF có 3 sự phân giải. Sự phân giải được xác định bởi số timer như minh hoạ trong bảng. Mỗi lần đếm của giá trị hiện thời là bội số của thời gian cơ bản. Cho ví dụ, giá trị đặt PT là 50 trên một timer 10ms là 500 ms. Bảng thông số timer và độ phân giải Kiểu timer Độ phân giải theo ms Giá trị max theo giây (s) Số Timer TONR (Có nhớ) 1 ms 32.767 s (0.546 min.) T0, T64 10 ms 327.67 s (5.46 min.) T1 tới T4, T65 tới T68 100 ms 3l.276.7 s (54.6 min.) T5 tới T31, T69 tới T95 TON, TOF (Không có nhớ) 1 ms 32.767 s (0.546 min.) T32, T96 10 ms 327.67 s (5.46 min.) T33 tới T36, T97 tới T100 100 ms 3276.7 s (54.6 min.) T37 tới T63, T101 tới T255 Chú ý: Không thể phân chia các số timer tương ứng cho TOF và TON. CHo ví dụ, bạn không thể có cả TON T32 và TOF T32. Những điều cần biết về các chỉ dẫn Timer S7-200 Bạn có thể sử dụng các timer để làm phương tiện có chức năng đếm thời gian cơ bản. Các chỉ dẫn được thiết lập của S7-200 cung cấp ba kiểu của timer như minh hoạ dưới. Bảng 9-2 minh hoạ các hoạt động của các timer khác nhau. - On-Delay Timer (TON) dùng để định thời gian một khoảng thời gian đơn. - Retentive On-Delay Timer (TONR) dùng để tính toán một số của các khoảng thời gian. - Off-Delay Timer (TOF) dùng để tính thời gian đã qua một điều kiện lỗi, thực tế việc làm mát một động cơ sau khi nó là được ngắt (off). Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 53 Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 54 Bảng 9-2 Các hoạt động Timer Kiểu Timer Hiện thời >= Đặt trước Đang cho phép đầu vào ON Đang cho phép đầu vào OFF Chu kỳ nguồn/ Vòng quét đầu TON Bit Timer ON, Hiện thời tiếp tục đếm tới 32,767 Giá trị hiện thời đếm thời gian Bit Timer OFF, Giá trị hiện thời = 0 Bit Timer OFF, Giá trị hiện thời = 0 TONR Bit Timer ON, Hiện thời tiếp tục đếm tới 32,767 Giá trị hiện thời đếm thời gian Bit Timer và giá trị hiện thời duy trì trạng thái cuối Bit Timer OFF, Giá trị hiện thời có thể được duy trì1 TOF Bit Timer OFF, Hiện thời = Đặt trước, dừng đếm. Bit Timer ON, Giá trị hiện thời = 0 Timer đếm sau khi ON chuyển sang OFF Bit Timer OFF, Giá trị hiện thời = 0 * Các hoạt động của các timer tại các độ phân giải khác nhau là được giải nghĩa như sau: - Sự phân giải 1ms (1 milli giây) Các timer 1 ms đếm số của khoảng thời gian 1-ms đó đếm đến lúc trôi qua của hành động timer 1-ms là đã được cho phép. Sự thực hiện của chỉ dẫn timer bắt đầu tính thời gian; tuy nhiên, các timer 1-ms là được cập nhật (timer bit và timer hiện thời) mọi mili giây không đồng bộ tới chu kỳ quét. Nói cách khác, timer bit và timer hiện thời là được cập nhật bội số thời gian suốt mọi vòng quét là lớn hơn 1 ms. Chỉ dẫn timer là được sử dụng để chỉnh timer on, tái thiết lập timer hoặc trong trường hợp timer TONR thì chỉnh timer off. Từ khi timer có thể được bắt đầu ở bất kỳ chỗ nào trong khoảng 1 ms, việc đặt trước phải được thiết lập lên một, khoảng thời gian lớn hơn giá trị min của khoảng thời gian mong muốn. Cho ví dụ, để đảm bảo một khoảng thời gian tối thiểu 56 ms đang sử dụng một timer 1-ms, cần đặt trước giá trị thời gian là đặt tới 57. - Sự phân giải 10ms Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 55 Các timer 10 ms đếm số của khoảng thời gian 10-ms đó đếm đến lúc trôi qua của hành động timer 10-ms là đã được cho phép. Sự thực hiện của chỉ dẫn timer bắt đầu tính thời gian; tuy nhiên, các timer 10-ms là được cập nhật tại lúc bắt đầu của mỗi chu kỳ quét (nói cách khác, timer bit và timer hiện thời duy trì hằng số trong suốt vòng quét), bằng việc cộng thêm số được tính các khoảng thời gian 10 ms (từ khi bắt đầu của vòng quét trước) tới giá trị hiện thời cho timer hoạt động. Từ khi timer có thể được bắt đầu ở bất kỳ chỗ nào trong khoảng 10 ms, việc đặt trước phải được thiết lập lên một, khoảng thời gian lớn hơn giá trị min của khoảng thời gian mong muốn. Cho ví dụ, để đảm bảo một khoảng thời gian tối thiểu 140 ms đang sử dụng một timer 10-ms, cần đặt trước giá trị thời gian là đặt tới 15. - Sự phân giải 100ms Các timer 100 ms đếm số của khoảng thời gian 100-ms đó đếm đến lúc trôi qua của hành động timer 100-ms là đã được cập nhật cuối. Các timer là được cập nhật bằng việc cộng thêm vào số đươc tính của các khoảng thời gian 100 ms (từ chu kỳ quét trước) để giá trị hiện thời của timer khi chỉ dẫn timer là được thực hiện. Giá trị hiện thời của timer 100-ms là chỉ được cập nhật nếu chỉ dẫn timer là được thực hiện. Do đó, nếu một timer 100-ms là đã trôi qua mà chỉ dẫn timer không thực hiện chu kỳ quét, giá trị hiện thời cho timer đó là không cập nhật và nó mất thời gian. Cũng như thế, nếu chỉ dẫn của timer 100-ms tương tự là được thực hiện bộ số thời gian trong một chu kỳ quét đơn, thì số của các khoảng thời gian 100-ms là đươc cộng thêm tới bội số thời gian giá trị hiện thời của timer, và nó khuếch đại thời gian. Các timer 100-ms sẽ chỉ được sử dụng ở chỉ dẫn timer là được thực hiện chính xác mỗi một chu kỳ quét. Từ khi timer có thể được bắt đầu ở bất kỳ chỗ nào trong khoảng 100 ms, việc đặt trước phải được thiết lập lên một, khoảng thời gian lớn hơn giá trị min của khoảng thời gian mong muốn. Cho ví dụ, để đảm bảo một khoảng thời gian tối thiểu 2100 ms đang sử dụng một timer 100-ms, cần đặt trước giá trị thời gian là đặt tới 22. - Việc cập nhật giá trị hiện thời timer Hiệu ứng của các cách khác nhau trong các giá trị thời gian hiện thời là được cập nhật tuỳ thuộc vào việc các timer được sử dụng như thế nào. Cho ví dụ, xin vui lòng nhìn hoạt động timer minh hoạ trong hình 9-4. Trong trường hợp sử dụng timer 1-ms (1), Q0.0 là chỉnh ON cho một vòng quét bất cứ lúc nào giá trị hiện thời của timer là được cập nhật sau khi Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 56 tiếp điểm thường đóng T32 là được thực hiện và trước khi tiếp điểm thường mở T32 là được thực hiện. Trong trường hợp sử dụng timer 10-ms (2). Q0.0 là không chỉnh ON, bởi vì bit timer T33 là được chỉnh ON từ đỉnh của vòng quét tới điểm ở khối timer là được thực hiện. Một khi khối timer là được thực hiện, giá trị hiện thời của timer và T-bit của nó là được thiết lập tới zezo. Khi tiếp điểm thường mở T33 là được thực hiện, T33 là off và Q0.0 là được chỉnh off. Trong trường hợp sử dụng timer 100-ms (3), Q0.0 là luôn luôn được chỉnh ON cho một vòng quét bất cứ lúc nào giá trị hiện thời của timer đạt được giá trị đặt trước. Bằng cách sử dụng tiếp điểm thường đóng Q0.0 thay cho timer bit như đầu vào đang cho phép ở khối timer, đầu ra Q0.0 là đảm bảo được chỉnh ON cho một vòng quét mỗi lần của timer đạt tới giá trị đặt trước. Bài tập ứng dụng: a. Ví dụ Timer On-delay Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 57 b. Ví dụ Timer On-delay có nhớ c. Ví dụ Timer Off-delay Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 58 2.3.2 LỆNH COUTER ( BỘ ĐẾM) Bộ đếm lên ( Counter up) Counter Up đếm lên tới giá trị max trên sườn lên của đầu vào Counter Up (CU). Khi giá trị hiện thời (Cxxx) là lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước (PV- Preset Value), counter bit (Cxxx) chỉnh ON. Counter là tái thiết lập khi đầu vào Reset (R) chỉnh ON. Nó dừng đếm khi nó đạt được PV. Bộ đếm xuống ( Counter down) Bộ đếm đếm xuống (Counter Down) đếm xuống từ giá trị đặt trước trên sườn lên của đầu vào Count Down (CD). Khi giá trị hiên thời là bằng không, conuter bit (Cxxx) chỉnh ON. Counter bit (Cxxx) tái thiết lập và giá trị hiện thời tải với giá trị đặt trước (PV) khi đầu vào tải (LD) chỉnh ON. Bộ đếm đếm xuống dừng đếm khi nó đạt tới zezo. Bộ đếm lên/xuống ( Counter up – down) Chỉ dẫn Counter Up/Down đếm lên tới giá trị max trên sườn lên của đầu vào Counter Up (CU). Nó đếm xuống trên sường lên của đầu vào Counter Down (CD). Khi giá trị hiện thời (Cxxx) là lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước (PV), counter bit (Cxxx) chỉnh ON. Counter là tái thiết lập khi đầu vào Reset (R) chỉnh ON. Những điều cần biết về các chỉ dẫn Counter S7-200 Các phạm vi bộ đếm: Cxxx= C0 tới C255 Bộ đếm lên (CTU) đếm lên từ giá trị hiện thời của mỗi thời gian bộ đếm, đầu vào đếm lên làm chuyển tiếp từ off sang on. Bộ đếm là tái thiết lập khi đầu vào tái thiết lập chỉnh ON hoặc khi chỉ dẫn Reset là được thực hiện. Bộ đếm dừng đếm khi nó đạt giá trị max (32,767). Bộ đếm lên/xuống (CTUD) đếm lên mỗi khi đầu vào đếm lên làm chuyển tiếp từ off sang on và đếm xuống mỗi khi đầu vào đếm xuống làm chuyển tiếp từ off sang on. Bộ đếm là tái thiết lập khi đầu vào tái thiết lập chỉnh ON hoặc khi chỉ dẫn Reset là được thực hiện. Vào lúc nó đang vươn tới giá trị max (32,767), sườn lên tiếp theo tại đầu vào đếm lên là nguyên nhân giá trị đếm hiện thời đếm tới giá trị bao quanh giá trị min (-32,767). Cũng như vậy, khi đang vươn tới giá trị min (-32,767), sườn lên tiếp theo tại đầu vào Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 59 đếm xuống là nguyên nhân giá trị đếm hiện thời đếm tới giá trị bao quanh giá trị max (32,767). Các bộ đếm lên và lên/xuống có giá trị hiện thời duy trì đếm hiện thời. Chúng cũng có một giá trị đặt trước (PV) và được so sánh với giá trị hiện thời bất cức lúc nào chỉ dẫn bộ đếm là được thực hiện. Khi giá trị hiện thời là lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước, counter bit (C-bit) chỉnh ON. Nếu không thì, C-bit chỉnh off. Bộ đếm xuống đếm xuống từ giá trị hiện thời của mỗi thời gian bộ đếm, đầu vào đếm xuống làm chuyển tiếp từ off sang on. Counter bit tái thiết lập bộ đếm và giá tị hiện thời tải với giá trị đặt trước khi đầu vào tải chỉnh ON. Bộ đếm dừng khi đạt tới zezo. và counter bit (C-bit) chỉnh ON.Khi bạn tái thiết lập một bộ đếm đang dùng chỉ dẫn Reset, counter bit là tái thiết lập và giá trị hiện thời bộ đếm đạt giá tị zezo. Sử dụng số bộ dếm để tham chiếu cả giá trị hiện thời và C-bit của bộ đếm đó Bài tập ứng dụng các bộ đếm: Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 60 Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 61 MỤC LỤC PHẦN 1: PLC OMROM1 Bài 1: Tổng quát về plc om rom .....1 1.1.1. Định nghĩa vể PLC1 1.1. 2.So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác3 1.1.3. Ưu nhược điểm của PLC ......4 1.2. Cấu trúc của PLC omron 5 1.3. Ghép nối đầu vào, ra của PLC 6 1.3.1. Ghép nối đầu vào ..6 1.3.2. Ghép nối ngõ ra 6 BÀI 2: Các lệnh cơ bản của PLC OMROM ...9 2.1. Phần mềm lập trình ..9 2.1.1. Giới thiệu phần mềm 9 2.1.2. Cài đặt phần mềm lập trình ...9 2.2. Các lệnh cơ bản của PLC omron ...13 2.2.1) Lệnh tiếp điểm: Load (LD) và Load Not (LD NOT) 13 2.2.3) Lệnh tiếp điểm: OR, OR NOT .. 14 2.2.4) Lệnh AND LD và OR LD ..15 2.3. Ví dụ điều khiển động cơ .15 2.4. Bộ đếm lên – xuống ...16 2.5. Rơ le thời gian 17 PHẦN 2: PLC CỦA SIEMENS Bài 1: Thiết bị điều khiển lập trình S7 200, S7 300 ....20 1.1. Cấu trúc PLC .20 1.1.1. Đơn vị xử lý trung tâm ..20 1.1.2. Bộ nhớ: Bao gồm cả RAM, ROM, EEPROM. ..21 1.1.3. Khối vào/ra .22 1.1.4.Thiết bị lập trình ..22 1.2. Địa chỉ các đầu vào đầu ra.23 Gi¸o tr×nh : Điều khiển lập trình PLC Trường Cao đẳng nghề Nam Định 62 1.3. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi ..28 1.3.1. Giới thiệu CPU 222:28 1.3.2. Kết nối thiết bị ngoại vi 30 Bài 2: Các lệnh lập trình S7 200 32 2.1. Phầm mềm STEP 7 - Micro/Win ...32 2.1.1. Những yêu cầu đối với máy tính PC ...35 2.1.2. Cài đặt phần mềm: ..35 2.1.3. Sử dụng phần mềm .38 2.2. Các lệnh cơ bản .43 2.2.1. Các liên kết logic 43 2.2.2. Các lệnh ghi / xoá giá trị cho tiếp điểm .47 2.2.3. Lập trình điều khiển động cơ ba pha có đảo chiều bằng PLC 48 2. 3. Lệnh Timer, Counter 50 2.3.1. Lệnh tạo timer 50 2.3.2 lệnh Couter 56