nghien cuu su dung bien tan dieu khien toc do cac may bom nuoc va on dinh ap sua wqsn0...

Luận Văn Tốt Nghiệp

S

MỤC LỤC

PHẦN 1. .....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI . ...................................................................2

1.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: . .........................................................................2 1.2 VÀI NÉT VỀ ĐỀ TÀI:. ....................................................................................2 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:. ........................................................................................4 1.4 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:. ....................................................5 1.5 HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:. .....................................................................6

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 . ...........................................................8 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC ...8

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-200: . ........................................................8 2.1.2 Thiết bị nhập xuất: . .................................................................................10 2.1.3. Cấu trúc vùng nhớ: . ................................................................................11 2.1.4. Nguyên tắc thực hiện chương trình: . ......................................................12

2.2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 CPU-224 AC/DC/RELAY: .........................14 2.2.1. Hình ảnh của PLC S7-200 CPU- 224:. ...................................................14 2.2.2. Giới thiệu các module mở rộng: . ............................................................15

2.3. NGOÂN NGÖÕ LAÄP TRÌNH CUÛA S7_200. ..................................................18

2.3.1. Phöông phaùp laäp trình: . ..........................................................................18

2.3.2. Baûng leänh cuûa s7-200: . .........................................................................19

2.2.3 Leänh vaøo/ra: . .........................................................................................27

CHƯƠNG 3:TÌM HIỂU S7-200 PC ACCESS. .......................................................43 3.1 TỔNG QUAN VỀ S7-200 PC ACCESS : . ...............................................43

3.1.1 Giới thiệu : . ........................................................................................43 3.1.2 Những tiện ích của PC ACCESS :. ....................................................43 3.1.3 Khả năng giao tiếp của PC Access : . .................................................44 3.1.4 Xác định tốc độ baud và địa chỉ network : . .......................................44 3.1.5 Các giao thức của S7-200 PC Access trong network: ........................45

3.2 CỬA SỔ LÀM VIỆC CỦA S7-200 PC ACCESS :...................................47 3.2.1 tree view:. ...........................................................................................48


S

3.2.2 Item view: . .........................................................................................49 3.2.3 Test Client view: . ...............................................................................50

3.3 Sự giao tiếp Server và Client trong S7-200 PC Access: ............................51 3.4 VÙNG NHỚ VÀ KIỂU DỮ LIỆU CỦA ITEM:. .....................................51 3.5 SỰ GIAO TIẾP GIỮA AUTOMATION CLIENT VỚI S7-200 PC AC-CESS:....................................................................................................................52

3.5.1 Excel client:. .......................................................................................52 3.5.2 Visual Basic Client: . ..........................................................................53

3.6 Các bước tạo Tag trên PC- Access. ...........................................................54

CHƯƠNG 4:TÌM HIỂU PHẦN MỀM WINCC . ....................................................60 4.1. Giới thiệu về WinCC:. ...................................................................................60

4.1.1 Control Center trong hệ thống WinCC:. ..................................................60 4.1.2. Nội dung của Control Center:. ................................................................61 4.1.3 Soạn thảo:. ..........................................................................................62 4.1.4. Các bước để tạo một Project trong WinCC:. ..........................................63 4.1.5. Trình tự tạo một Project:. ........................................................................63

4.2 Cách lập trình WinCC: . ...............................................................................73 4.3 Cấu hình truyền thông: . ................................................................................76

CHƯƠNG 5: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN. ...........................................................79 5.1 Giới thiệu Biến tần Danfoss: . ........................................................................79 5.2 Hình ảnh của Biến tần Danfoss: . ..................................................................80 5.3 Sơ đồ đấu nối Terminal điều khiển: . ...........................................................80 5.4 Chú thích về các đèn báo LED:. ................................................................83

PHẦN 2:. ..................................................................................................................90 CHƯƠNG 6:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH. ............................................91 BƠM CẤP NƯỚC . ..................................................................................................91

6.1 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN . ...................................................................91 6.1.1 CPU 224 AC-DC-Relay của PLC Siemens S7-200 ................................91 6.1.2 Module Analog EM 235 của PLC Siemens S7-200 . .........................91 6.1.3 Giới thiệu về cảm biến áp suất:. .........................................................91 6.1.4 Giới thiệu về đồng hồ áp lực nước: . ..................................................92


S

6.1.5 Van 1 chiều: . ......................................................................................92 6.1.6 Relay: . ................................................................................................92 6.1.7 Máy bơm:. ..........................................................................................93

6.2 SƠ ĐỒ ĐIỆN. ...............................................................................................94 6.3 QUY ĐỊNH NGÕ RA NGÕ VÀO:. ...............................................................95 6.4 Hình ảnh của mô hình . ...................................................................................96 6.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN : . ............................................................................97 6.6 CÁC THÔNG SỐ SỬ DỤNG CHO BIẾN TẦN: . .................................101

6.6.1 Điều khiển biến tần bằng Wicc:. ......................................................101 6.6.2 Điều khiển biến tần theo ngõ vào analog:. .......................................102 6.6.3 Sơ đồ đấu nối bơm 3 pha vào biến tần:. ...........................................102

6.7 XỬ LÝ PID: . ...........................................................................................102 6.8 Ngắt và xử lý ngắt: . .................................................................................108 6.9 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT:. ..........................................................................110 6.10 LẬP TRÌNH PLC:. ...................................................................................112

CHƯƠNG 7:TÀI LIỆU THAM KHẢO . ...............................................................119


S TRANG 1


S TRANG 2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

1.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng lượng đang

tăng dần và đã có rất nhiều cảnh báo về tiết kiệm năng lượng. Các ngành công nghiệp nói chung và ngành cấp thoát nước ngày nay vẫn sử dụng công nghệ truyền động không thích hợp, điều khiển thụ động không linh hoạt. Điều này được kiểm chứng với các nhà máy nước đang hoạt động đó là điều kiện làm việc khác xa so với thiết kế. Chúng ta đã biết trong các yếu tố cấu thành giá nước thì chi phí điện bơm nước chiếm tỷ lệ rất lớn khoảng 30 – 35%.Trước đây có tồn tại quan điểm cho rằng việc đầu tư vào tiết kiệm năng lượng là một công việc tốn kém không mang lại hiệu quả thiết thực. Với công nghệ biến tần tính toán đã chỉ ra rằng việc đầu tư vào hệ thống điều khiển tiết kiệm năng lượng cho trạm bơm cấp II có thời gian hoàn vốn đầu tư hết sức ngắn và làm giảm chi phí cho công tác quản lý vận hành thiết bị. Máy bơm và quạt gió là những ứng dụng rất thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ tiết kiệm năng lượng. Vì vậy trong phạm vi đồ án tốt nghiệp chúng ta chỉ đề cập đến việc sử dụng thiết bị biến tần trong điều khiển tốc độ tiết kiệm năng lượng cho các máy bơm nước và ổn định áp suất trong đường ống cấp nước. 1.2 VÀI NÉT VỀ ĐỀ TÀI:

Mỗi một trạm bơm thường có nhiều máy bơm cùng cấp nước vào một đường ống chung. Áp lực và lưu lượng của đuờng ống thay đổi hàng giờ theo nhu cầu. Bơm và các thiết bị đi kèm như đường ống van, đài nước được thiết kế với lưu lượng nước bơm rất lớn. Vì thế điều chỉnh lưu lượng nước bơm được thực hiện bằng các phương pháp sau: _Điều chỉnh bằng cách khép van trên ống đẩy của bơm _Điều chỉnh bằng đóng mở các máy bơm hoạt động đồng thời _Điều khiển thay đổi tốc độ quay bằng khớp nối thuỷ lực.

Điều khiển theo những phưong pháp trên không những không tiết kiệm được năng lượng điện tiêu thụ mà còn gây nên hỏng hóc thiết bị và đường ống do chấn động khi đóng mở van gây nên, đồng thời các máy bơm cung cấp không bám sát được chế độ tiêu thụ trên mạng lưới. Để giải quyết các vấn đề kể trên chỉ có thểsử dụng phương pháp điều khiển truyền động biến đổi tốc độ bằng thiết bị biến tần.Thiết bị biến tần là thiết bị điều chỉnh biến đôỉ tốc độ quay của động cơ bằng cách thay đổi tần số của dòng điện cung cấp cho động cơ. Hiện nay thiết bị biến tần trên thế giới có nhiều nhà cung cấp thiết bị biến tần như Danfoss ,Siemen


S TRANG 3

,ABB…Không chỉ cung cấp thiết bị cho ngành cấp thoát nước mà cho nhiều ngành công nghiệp khác.

• Nguyên tắc điều khiển máy bơm của thiết bị biến tần: + Khi sử dụng thiết bị biến tần cho phép điều chỉnh một cách linh hoạt lưu

lượng và áp lực cấp vào mạng lưới theo yêu cầu tiêu thụ. Với tín hiệu từ cảm biến áp lực phản hồi về thiết bị biến tần, bộ vi xử lý

của biến tần sẽ so sánh giá trị truyền về với giá trị cài đặt để từ đó thay đổi tần sốdòng điện, điện áp cung cấp cho động cơ làm thay đổi tốc độ quay của động cơ đểđảm bảo lưu lượng và áp lực cấp vào mạng lưới

+Sự điều chỉnh linh hoạt các máy bơm khi sử dụng biến tần được cụ thểnhư sau:

Điều chỉnh tốc độ quay khi áp suất cùng thay đổi Đa dạng trong phương thức điều khiển các máy bơm trong trạm bơm.

Một thiết bị biến tần có thể điều khiển đến 5 máy bơm . Có ba phương thức điều khiển các máy bơm:

Điều khiển theo mực nước:Trên cơ sở tín hiệu mực chất lỏng trong bểhút hồi tiếp về biến tần. Bộ vi xử lý sẽ so sánh tín hiệu hồi tiếp với mực chất lỏng được cài đặt. Trên cơ sở kết quả so sánh biến tần sẽ điều khiển đóng mở các máy bơm sao cho phù hợp để mực chất lỏng trong bể luôn bằng giá trị cài đặt. Ngược lại khi tín hồi tiếp lớn hơn giá trị cài đặt, biến tần sẽ điều khỉên cắt lần lượt các bơm đểmực chất lỏng luôn đạt ổn định ở giá trị cài đặt.

Điều khiển theo hình thức chủ động/ thụ động: Mỗi một máy bơm được nối với một bộ biến tần trong đó có một biến tần chủ động và các biến tần khác là thụ động Khi tín hiệu hồi tiếp về biến tần chủ động thì bộ vi xử lý của biến tần này sẽ so sánh với tín hiệu được cài đặt để từ đó tác động đến các biến tần thụđộng điều chỉnh tốc độ quay của các máy bơm cho phù hợp và không gây ra hiện tượng va đập thuỷ lực phản hồi từ hệ thống. Phương thức điều khiển này là linh hoạt nhất, khắc phục những khó khăn trong quá trình vận hành bơm khác với thiết kế. Phương thức này được sử dụng cho trường hợp thay đổi cả về lưu lượng và áp lực trên mạng lưới.

Điều khiển theo hình thức biến tần điều khiển một bơm: Một máy bơm chính được điều chỉnh thông qua thiết bị biến tần, các máy bơm còn lại đóng mở trực tiếp bằng khởi động mềm. Khi tín hiệu áp lực và lưu lượng trên mạng lưới hồi tiếp về biến tần. Bộ vi xử lý sẽ so sánh với giá trị cài đặt, và điều khiển tốc độmáy bơm chính chạy với tốc độ phù hợp và điều khiển đóng mở các máy bơm còn lại cho phù hợp với nhu cầu trên mạng lưới đồng thời điều chỉnh tốc độ bơm chính


S TRANG 4

sao cho hạn chế tối đa hiện tượng va đập thuỷ lực mạng lưới cấp nước. Phương thức điều khiển này được áp dụng cho trường hợp áp lực của máy bơm đúng với thiết kếnhưng lưu lượng thay đổi. Bằng các phương thức điều khiển linh hoạt trên theo nhu cầu tiêu thụ của mạng lưới sẽ thay thế đài nước trên mạng lưới.

Những ưu điểm khi điều khiển tốc độ bơm bằng thiết bị biến tần _ Hạn chế được dòng điện khởi động cao _Tiết kiệm năng lượng _Điều khiển linh hoạt các máy bơm _Sử dụng công nghệ điều khiển vecto Ngoài ra còn các ưu điểm khác của thiết bị biến tần như: _Dãy công suất rộng từ 1,1 – 400 Kw _ Tự động ngừng khi đạt tới điểm cài đặt _Tăng tốc nhanh giứp biến tần bắt kịp tốc độ hiện thời của động cơ, _Tự động tăng tốc giảm tốc tránh quá tải hoặc qúa điện áp khi khởi động, _Bảo vệ được động cơ khi : ngắn , mạch, mất pha lệch pha, quá tải, quá dòng, quá nhiệt _Kết nối với máy tính chạy trên hệ điều hành Windows, _Kích thước nhỏ gọn không chiếm diện tích trong nhà trạm, _Mô men khởi động cao với chế độ tiết kiệm năng lượng, _Dễ dàng lắp đặt vận hành, _Hiển thị các thông số của động cơ và biến tần.

Từ những ưu điểm trên của thiết bị biến tần ta lựa chọn phương án lắp máy biến tần cho trạm bơm thay thế cho việc xây dựng đài nước trên mạng lưới nhằm tiết kiệm chi phí trong xây dựng và vận hành quản lý.

1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Từ những kiến thức học được tại trường và ngoài thực tế thì trong luận văn

này em chỉ có thể thực hiện được một số công việc mà thôi. Em còn hạn chế về kiến thức cũng như khả năng về kinh tế và thời gian có hạn nên cũng chỉ có thể tạo được mô hình nhỏ, nhưng với mô hình này đã thể hiện được quy trình hoạt động của một hệ thống bơm cấp nước thực tế. Một số công việc thực hiện trong luận văn:

Tìm hiểu mô hình bơm cấp nước hoạt động trong thực tế. Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 200 Giao tiếp PLC với Wincc giám sát hệ thống. Giao tiếp PLC với Biến tần, thiết kế giao diện điều khiển tự động bằng

WinCC. Điều khiển PID cho máy bơm chạy sao cho giá trị áp suất không thay đổi dù tải có thay đổi.


S TRANG 5

Trên màn hình điều khiển sẽ cho thấy tất cả trạng thái hoạt động của hệthống, các số liệu luôn được cập nhật về liên tục để tiện theo dõi.

Kiểm tra và xử lý khi có sự cố bất thường, nó được quan sát và điều khiển thông qua dao diện Scada.

Thi công mô hình phần cứng 1.4 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:

Trong hệ thống có tất cả là 3 máy bơm: hai máy bơm 1 pha và một máy bơm 3 pha. Biến tần sẽ điều khiển trực tiếp máy bơm 3 pha, một máy bơm 1 pha sẽbơm dự phòng khi mà máy bơm 3 pha chạy hết công suất định mức mà áp suất vẫn chưa ổn định ở giá trị setpoint. Máy bơm dự phòng này sẽ được điều khiển trực tiếp bằng điện lưới 220V. Còn máy bơm 1 pha còn lại dùng để bơm nước thải sau khi được xử lý ra sông.

Khi khởi động hệ thống lên thì máy bơm 3 pha được điều khiển bằng Biến tần sẽ được khởi động chạy cho tới khi đạt được áp suất đặt, khi áp suất trong đường ống đã bằng áp suất đặt thì biến tần sẽ giữ ổn định tốc độ của máy bơm này. Trường hợp tải thay đổi tức là áp suất thay đổi, tùy theo tải tăng hay giảm thì Biến tần sẽ điều khiển máy bơm chạy nhay hay chạy chậm.

Khi tải tăng tức là áp suất sẽ giảm, lúc này muốn ổn định áp suất thì Biến tần sẽ điều khiển máy bơm chạy nhanh hơn ( tức là tăng tần số của máy bơm 3 pha) cho tới khi đạt được áp suất đặt.

Ngược lại, khi tải giảm thì Biến tần sẽ giảm tần số của máy bơm xuống cho tới khi đạt được áp suất đặt.

Trường hợp, nếu máy bơm 3 pha đã chạy hết công suất mà vẫn chưa đạt được áp suất đặt thì lúc này máy bơm dự phòng (máy bơm 1 pha) sẽ được khởi động lên, khi máy bơm dự phòng này được khởi động thì chắc chắn áp suất trong đường ống sẽ tăng lên vượt qua áp suất đặt, lúc này biến tần sẽ tự động giảm tần sốlại cho tới khi nào áp suất bằng với áp suất đặt.

Nếu lúc này tải giảm mạnh (áp suất tăng lên cao) thì bơm dự phòng sẽ tựđộng dừng chỉ còn bơm biến tần hoạt động. Hệ thống cứ hoạt động liên tục như vậy, áp suất trong đường ống luôn luôn ổn định tránh tình trạng áp suất tăng quá cao sẽgây vỡ đường ống cấp nước.


S TRANG 6

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

1.5 HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: Đối với các hệ thống bơm cấp nước trong thực tế thì người ta sử dụng máy

bơm công suất lớn, biến tần công suất lớn, để bơm cấp nước cho cả khu dân cư, thành phố, cho các khu công nghiêp. Nhưng với đề tài này thì em đã mô hình hóa hệthống nên em chỉ sử dụng máy bơm và biến tần có công suất nhỏ, chính vì vậy mà em chỉ ổn định áp suất đặt với giá trị nhỏ. Một phần là vì những máy bơm công suất lớn rất nặng và to nên em không thể làm mô hình được, lý do nữa là chi phí cho các máy bơm và biến tần công suất lớn thì quá lớn đối với khả năng của em.

Nghiên cứu kỹ hệ thống bơm cấp nước sử dụng biến tần trong thực tế. Nắm rõ trình tự điều khiển từng máy bơm Tìm hiểu về biến tần sử dụng Lựa chọn máy bơm và biến tần có công suất hợp lý. Tìm hiểu về giao tiếp PLC với biến tần. Lập trình PLC Lập trình bộ PID để điều khiển máy bơm Thiết kế giao diện SCADA để giám sát hệ thống. Giao tiếp PLC với SCADA thông qua phần mềm PC – Access. Thi công mô hình và chạy thử kiểm tra, sửa lỗi.


S TRANG 7

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

PLC S7- 200 PHẦN TỬCHẤP HÀNH

SCADA


S TRANG 8

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về PLC S7-200: - PLC ( Programmable Logic Controller ): Bộ điều khiển lập trình, PLC được xếp

vào trong họ máy tính, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại.

- PLC đặt biệt sử dụng trong các ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi sựkiện, duy trì biến số theo giá trị không đổi hoặc theo hàm cho trước.

- PLC có đầy đủ chức năng và tính toán như vi xử lý. Ngoài ra, PLC có tích hợp thêm một số hàm chuyên dùng như bộ điều khiển PID, dịch chuyển khối dữ liệu, khối truyền thông,…

- PLC có những ưu điểm: + Có kích thước nhỏ, được thiết kế và tăng bền để chịu được rung động, nhiệt, ẩm và tiếng ồn, đáng tin cậy. + Rẻ tiền đối với các ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp. + Dễ dàng và nhanh chống thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển. + PLC có các chức năng kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi. + Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.

- Một PLC gồm có những phần cơ bản sau: + Bộ nguồn: cung cấp nguồn thiết bị và các module mở rộng được kết nối vào. + CPU: thực hiện chương trình và dữ liệu để điều khiển tự động các tác vụ

hoặc quá trình. + Vùng nhớ.

+ Các ngõ vào/ra: gồm có các ngõ vào/ra số, vào/ra tương tự. Các ngõ vào dùng để quan sát tín hiệu từ bên ngoài đưa vào (cảm biến, công tắc), ngõ ra dùng để điều khiển các thiết bị ngoại vi trong quá trình.

+ Các cổng/module truyền thông (CP: Communication Professor): dùng để nối CPU với các thiết bị khác để kết nối thành mạng, xử lý thực hiện truyền thông giữa các trạm trong mạng.

+ Các loại module chức năng (FM: Function Module): Ví dụ các module điều khiển vòng kín, các module thực hiện logic mờ…


S TRANG 9

- Phân loại: + PLC thường được phân làm hai loại theo cấu trúc phần cứng:

PLC kiểu hộp đơn. Thường sử dụng trong các thiết bị lập trình cỡ nhỏ. Được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc bao gồm cả bộ nguồn, bộ xử

lý, bộ nhớ và các thiết bị nhập xuất. + PLC kiểu module.

Kiểu module gồm các module riêng cho bộ nguồn, bộ xử lý,… Các module thường được lập trên các rãnh bên trong hộp kim loại. Sự phối hợp các module cần thiết tuỳ theo công dụng do ngừơi dùng

xác định ⇒khá linh hoạt. - CPU thường có:

+ Bộ thuật toán và logic: xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán số học (cộng, trừ) và các phép toán logic.

+ Bộ nhớ (thanh ghi): dùng để lưu trữ thông tin. + Bộ điều khiển: chuẩn thời gian của các phép toán. Cấu trúc bên trong của PLC

Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm

(CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O)


S TRANG 10

Trong đó: Thiết bị đầu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển như nút

nhấn,cảm biến, công tắc hành trình… Input, Output: các cổng nối phía đầu vào ra của PLC hay các Module mở

rộng. Cơ cấu chấp hành gồm các thiết bị điều khiển như: chuông, đèn,

contactor, động cơ, van khí nén, heater, máy bơm, led hiển thị… Chương trình điều khiển: định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra

theo tín hiệu Input đầu vào như mong muốn. Các chương trình điều khiển được tạo ra bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng cầm tay ( Hand – Hold programmer PG) hoặc chạy bằng phần mềm điều khiển trên máy tính sau đó được nạp vào PLC thông qua cáp kết nối PLC với máy tính ( hay PG).

Khối điều khiển trung tâm (CPU: Central Processing Unit) gồm ba phần: Bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ thống nguồn cung cấp.

Hình: sơ đồ khối tồng quát của CPU Có nhiều loại bộ nhớ để người sử dụng lựa chọn theo mục đích hay yêu cầu sử

dụng • ROM ( Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc không nhớ, dùng lưu trữ

chương trình cố định, không thay đổi thường dùng cho nhà sản xuất PLC. • RAM ( Random Access Memory) : bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng

để lưu dữ liệu và chương trình cho người sử dụng. • EPROM: ROM lập trình có thể xóa được. • EEPROM: Electrically EPROM.

2.1.2 Thiết bị nhập xuất: - Tín hiệu nhập từ các bộ cảm biến có thể là: - Tín hiệu analog: từ các bộ cảm biến nhiệt độ, áp suất,… - Tín hiệu rời rạc: từ các công tắc trực tiếp, gián tiếp (công tắc điện từ, công tắc

kiểu điện dung…) - Chuỗi xung: từ encoder.


S TRANG 11

- Tín hiệu xuất ra có thể dưới dạng: + Tín hiệu analog: điều khiển động cơ…

+ Tín hiệu số: điều khiển contactor, van điều khiển hướng trong các van solenoid…

- Thiết bị xuất dạng số: 3 loại. + Kiểu Relay :

Ưu điểm: cho phép đóng các dòng điện lớn, chịu được sự gia tăng đột ngột đòng điện và điện áp trong thời gian ngắn.

Khuyết điểm: là vận hành chậm. + Kiểu Transistor:

Ưu điểm: tốc độ chuyển mạch nhanh. Khuyết điểm: chỉ dùng điện DC, dễ hư hỏng, thiết bị phải sử dụng cầu chì

hay mạch điện tử bảo vệ. Các bộ ghép quang được dùng để cách điện. + Kiểu Triac:

Ưu điểm: điều khiển tải bên ngoài với nguồn công suất ac. Khuyết điểm: dễ hư hỏng do quá dòng. Luôn có cầu chì bảo vệ trong khi

qua Relay, Trasistor hay Triac, tín hiệu từ kênh suất có thể là tín hiệu 24V, 100mA, 110V, lA; 240VAC,lA;

- Thiết bị nhập dạng số: khi có tín hiệu vào, diode quang sẽ phát quang, tạo ra xung hồng ngoại, xung này được transistor quang tiếp nhận và đưa vào bộ xử lý. Nhờ có thiết bị này mà tín hiệu nhập dải rộng có thể được cung cấp cho bộ vi xử lý (5v): tín hiệu 5v, 24v,110v,220v. 2.1.3. Cấu trúc vùng nhớ:

- Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoản thời gian nhất định khi mất nguồn.

- Bộ nhớ của S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần các bit nhớ đặc biệt được kí hiệu bởi SM (Special Memory) chỉ có thể truy cập để đọc.

- Các vùng nhớ của S7-200: + Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh

chương trình. + Vùng tham số: là miền lưu giữa các tham số mhư từ khóa, địa chỉ trạm.

+ Vùng dữ liệu được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả bằng phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông…

+ Vùng dữ liệu có các miền nhớ sau:


S TRANG 12

I: Input: ngõ vào rồi rạc. Q: Output: ngõ ra rời rạc. M: Internal Memory: vùng nhớ nội. SM: Special Memory: vùng nhớ đặc biệt. V: Variable Memory: vùng nhớ biến.

+ Vùng đối tượng: timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng.

2.1.4. Nguyên tắc thực hiện chương trình: - PLC thực hiện chương trình theo chu trình vòng lặp. Mõi vòng lặp được gọi là

vòng quét. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện tư lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND).

- Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng phần mềm sau STEP7-Micro/WIN.

- Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.

- Chương trình con là một bộ phận của chương trình chính, thực hiện mỗi khi được gọi từ chương trình chính. Ưu điểm của chương trình con:

- Giảm kích thước chương trình chính. - Thời gian quét giảm (nếu không thoả điều kiện thì sẽ không nhảy tới chương

trình con). - Dễ dàng sao chép qua các chương trình khác. - Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình. Chương trình

phục vụ ngắt được gọi khi có sự kiện ngắt xuất hiện. Sự kiện ngắt đã được định nghĩa trước trong hệ thống.


S TRANG 13

Giai ñoaïn nhaäp döõ liệu töø ngoaïi vi

Giai ñoaïn chuyeån döõ lieäu ra ngoaïi vi

Giai ñoaïn truyeàn thoâng noäi boä vaø töï kieåm tra lỗi

Giai ñoaïn thöïc hieän chöông trình

Main Program… MEND

Thöïc hieän moät voøng

SBR 0 Chöông trình con thöù nhaát… RET

Thöïc hieän khi ñöôïc chöông trình chính goïi

…

SBR n Chöông trình con thöù n+1 … RET

INT 0 Chöông trình xöû lyù ngaét thöù 1 … RETI

Thöïc hieän khi coù tín hieäu baùo ngaét.

…

INT n Chöông trình xöû lyù ngaét thöù n+1 … RETI

- Mỗi vòng quét trải qua 4 giai đoạn:


S TRANG 14

2.2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 CPU-224 AC/DC/RELAY: 2.2.1. Hình ảnh của PLC S7-200 CPU- 224:

- CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 1 là 24Vdc, mức 0 là 0Vdc). 10 ngõ ra dạng relay.

Mô tả các đèn báo trên S7-200: - SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc. - RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình nạp ở trong máy. - STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng, không thực hiện chương trình hiện có. - Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương ứng mức logic là 1. - Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng tương ứng mức logic là 1.


S TRANG 15

Cách đấu nối ngõ vào ra PLC:

Cách đấu nối S7-200 và các module mở rộng: - S7-200 và module vào/ra mở rộng được nối với nhau bằng dây nối. Hai đầu dây

nối được bảo vệ bên trong PLC và module.Chúng ta có thể kết nối PLC và module sát nhau để bảo vệ hoàn toàn dây nối. CPU224 cho phép mở rộng tối đa 7 module. 2.2.2. Giới thiệu các module mở rộng:

- Modul EM223 16I/16Q-DC/Relay:


S TRANG 16

+ Modul này được gắn thông qua cáp nối tới CPU224. Sử dụng nguồn trực tiếp từ CPU + Modul có 16 gõ vào dạng số, 16 ngõ ra kiểu Relay. + Địa chỉ bắt đầu là I2.0 cho ngõ vào và Q2.0 cho ngõ ra.

- Modul EM223 4I/4Q- DC/Relay:

+ Tương tự như Modul EM223 16I/16Q-DC/Relay. + Modul này tích hợp 4 ngõ vào số và 4 ngõ ra kiểu Relay. + Địa chỉ bắt đầu là I4.0 cho ngõ vào, Q4.0 cho ngõ ra.


S TRANG 17

- Modul analog EM235:


S TRANG 18

2.3. NGOÂN NGÖÕ LAÄP TRÌNH CUÛA S7_200 2.3.1. Phöông phaùp laäp trình: - Caùch laäp trình cho S7_200 noùi rieâng vaø caùc PLC cuûa Siemens noùi chung döïa

treân hai phöông phaùp cô baûn: Phöông phaùp hình thang (ladder logic vieát taét thaønh LAD) vaø phöông phaùp lieät keâ leänh ( Statement List hay goïi laø STL).

- Neáu chöông trình ñöôïc vieát theo kieåu LAD, thieát bò laäp trình seõ töï taïo ra moät chöông trình theo kieåu STL töông öùng. Ngöôïc laïi khoâng phaûi moïi chöông trình vieát theo kieåu STL cuõng coù theå chuyeån sang ñöôïc daïng LAD.

- Ñònh nghóa veà LAD: LAD laø moät ngoân ngöõ laäp trình baèng ñoà hoïa. Nhöõng thaønh phaàn cô baûn duøng trong LAD töông öùng vôùi caùc thaønh phaàn cuûa baûn ñieàu khieån baèng Relay.

- Ñònh nghóa veà STL: phöông phaùp lieät keâ leänh (STL) laø phöông phaùp theå hieän chöông trình döôùi daïng taäp hôïp caùc caâu leänh. Moãi caâu leänh trong chöông trình, keå caû nhöõng leänh hình thöùc bieåu dieãn moät chöùc naêng cuûa PLC.


S TRANG 19

2.3.2. Baûng leänh cuûa s7-200: Heä leänh cuûa S7_200 ñöôïc chia laøm ba nhoùm ñöôïc moâ taû nhö sau: - Caùc leänh maø khi thöïc hieän thì laøm vieäc thì laøm vieäc ñoäc laäp khoâng phuï thuoäc

vaøo giaù trò logic cuûa ngaên xeáp. - Caùc leänh chæ thöïc hieän ñöôïc khi bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp coù giaù trò laø 1. - Caùc nhaõn leänh ñaùnh daáu vò trí trong taäp leänh. Caû hai phöông phaùp LAD vaø STL söû duïng kyù hieäu I ñeå chæ ñònh vieäc thöïc hieän

töùc thôøi (Immediatetly), töùc laø giaù trò ñöôïc chæ ñònh trong leänh vöøa ñöôïc chuyeån vaøo thanh ghi aûo ñoàng thôøi ñöôïc chuyeån tôùi tieáp ñieåm ñöôïc chæ daãn trong leänh ngay khi leänh ñöôïc thöïc hieän chöù khoâng phaûi chôø tôùi giai ñoaïn trao ñoåi vôùi ngoaïi vi cuûa voøng queùt. Ñieàu ñoù khaùc vôùi leänh khoâng töùc thôøi laø giaù tri ñöôïc chæ ñònh trong leänh chæ ñöôïc chuyeån vaøo thanh ghi aûo khi thöïc hieän leänh.

Baûng 1: Caùc leänh cuûa S7-200 ñöôïc thöïc hieän voâ ñieàu kieän.

Teân leänh Moâ taû

= n Giaù trò cuûa bit ñaâu tieân trong ngaên xeáp ñöôïc sao cheùp sang ñieåm n chæ daãn trong leänh.

= I n Giaù trò cuûa bit ñaâu tieân trong ngaên xeáp ñöôïc sao cheùp tröïc tieáp sang ñieåm n ngay khi leänh ñöôïc thöïc hieän.

A n Giaù trò cuûa bit ñaâu tieân trong ngaên xeáp ñöôïc thöïc hieän baèng pheùp tính AND vôùi ñieåm n chæ daãn trong leänh. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

AB<= n1, n2

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai byte n1 khoâng lôùn hôn giaù trò cuûa byte n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AB = n1, n2

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai byte n1 vaø n2 thoûa maõn n1=n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AB> = n1, n2 Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai byte


S TRANG 20

n1 vaø n2 thoûa maõn n1≥n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AD<= n1, n2

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai töø keùp (4 byte) n1 vaø n2 thoûa maõn n1≤n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AD = n1, n2

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai töø keùp n1 vaø n2 thoûa maõn n1=n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AD >= n1, n2

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai töø keùp n1 vaø n2 thoûa maõn n1≥n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AW<= n1, n2

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai töø (2 byte) n1 vaø n2 thoûa maõn n1≤n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AW = n1, n2

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai töø n1 vaø n2 thoûa maõn n1=n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AW >=n1, n2

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai töø n1 vaø n2 thoûa maõn n1≥n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AR<=1, n2(5)

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai soá thöïc n1 vaø n2 thoûa maõn n1≤n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AR =n1, n2(5) Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai soá


S TRANG 21

thöïc n1 vaø n2 thoûa maõn n1=n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AR>= n1, n2(5)

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò 1 neáu noäi dung cuûa hai soá thöïc n1 vaø n2 thoûa maõn n≥1n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

AI n Leänh AND thöïc hieän töùc thôøi giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi tieáp dieåm n ñöôïc chæ daãn. Keát quaû ñöôïc ghi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

ALD

Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân vaø bit thöù hai trong ngaên xeáp. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp. Caùc giaù trò coøn laïi trong ngaên xeáp ñöôïc keùo leân moät bit.

AN n Thöïc hieän leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân vaø giaù trò nghòch ñaûo cuûa ñieåm n chæ daãn trong leänh. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

ANI n Thöïc hieän töùc thôøi leänh AND giöõa giaù trò cuûa bit ñaàu tieân vaø giaù trò nghòch ñaûo cuûa ñieåm n chæ daãn trong leänh. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp.

CTU Cxx, PV Khôûi ñoäng boä ñeám tieán theo söôøn leân cuûa tín hieäu ñaàu vaøo. Boä ñeám ñöôïc ñaët laïi traïng thaùi ban ñaàu (reset) neáu tín hieäu ñaàu vaøo R cuûa boä ñeám ñöôïc kích.

CTUD Cxx, PV

Khôûi ñoäng boä ñeám tieán theo söôøn leân cuûa tín hieäu ñaàu vaøo thöù nhaát vaø ñeám luøi theo söôøn leân cuûa tín hieäu ñaàu vaøo thöù hai. Boä ñeám ñöôïc ñaët laïi traïng thaùi ban ñaàu (reset) neáu tín hieäu ñaàu vaøo R cuûa boä ñeám ñöôïc kích.

ED Ñaët giaù trò logic 1 vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp khi xuaát hieän söôøn xuoáng cuûa tín hieäu.

EU Ñaët giaù trò logic 1 vaøo bit ñaàu cuûa ngaên xeáp khi xuaát hieän söôøn leân cuûa tín hieäu.

LD n Naïp giaù trò logic cuûa ñieåm n chæ daãn trong leänh vaøo bit


S TRANG 22

ñaàu tieân trong ngaên xeáp.

LPP Keùo noäi dung cuûa ngaên xeáp leân moät bit. Gí trò môùi cuûa bit treân laø giaù trò cuõ cuûa bit döôùi, ñoä saâu cuûa ngaên xeáp giaûm ñi moät bit.

LPS Sao cheùp giaù trò cuûa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vaøo bit thöù hai. Noäi dung coøn laïi cuûa ngaên xeáp bò ñaåy xuoáng moät bit.

LRD Sao cheùp giaù trò cuûa bit thöù hai vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp. Caùc giaù trò coøn laïi cuûa ngaên xeáp giöõ nguyeân vò trí.

MEND (1)(2) Keát thuùc phaàn chöông trình chính trong moät voøng queùt.

NOT Ñaûo giaù trò logic cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp.

O n Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi ñieåm n chæ daãn trong leänh. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OB <=n1,n2

Thöïc hieän pheùp toaùn OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1 neáu noäi dung cuûa hai byte n1 vaø n2 thoûa ñieàu kieän n1≤n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OB =n1,n2

Thöïc hieän pheùp toaùn OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1 neáu noäi dung cuûa hai byte n1 vaø n2 thoûa ñieàu kieän n1=n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OB >=n1,n2

Thöïc hieän pheùp toaùn OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1 neáu noäi dung cuûa hai byte n1 vaø n2 thoûa ñieàu kieän n1≥n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OD <=n1,n2

Thöïc hieän pheùp toaùn OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1 neáu noäi dung cuûa hai byte n1 vaø n2 thoûa ñieàu kieän n1≤n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.


S TRANG 23

OD =n1,n2

Thöïc hieän pheùp toaùn OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1 neáu noäi dung cuûa hai byte n1 vaø n2 thoûa ñieàu kieän n1=n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OD >=n1,n2

Thöïc hieän pheùp toaùn OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1 neáu noäi dung cuûa hai byte n1 vaø n2 thoûa ñieàu kieän n1≥n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OI n Thöïc hieän töùc thôøi toaùn töû OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi ñieåm n chæ daãn trong leänh. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OLD

Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa bit ñaàu tieân vaø bit thöù hai cuûa ngaên xeáp. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp. Caùc giaù trò coøn laïi cuûa ngaên xeáp ñöôïc chuyeån leân moät bit.

ON n Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi giaù trò nghòch ñaûo cuûa ñieåm n chæ daãn trong leänh. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

ONI n Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp vôùi giaù trò nghòch ñaûo cuûa ñieåm n chæ daãn trong leänh. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OR =n1,n2(5)

Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa giaù trò logic cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1. Neáu hai soá thöïc n1, n2 thoûa maõn ñieàu kieän n1=n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OR>=n1,n2(5)

Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa giaù trò logic cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1. Neáu hai soá thöïc n1, n2 thoûa maõn ñieàu kieän n1≥n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OR<=n1,n2(5)

Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa giaù trò logic cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1. Neáu hai soá thöïc n1, n2 thoûa maõn ñieàu kieän n1≤n2. Keát quaû ñöôïc ghi


S TRANG 24

laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OW =n1,n2(5)

Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa giaù trò logic cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1. Neáu hai töø n1, n2 thoûa maõn ñieàu kieän n1=n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OW>=n1,n2(5)

Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa giaù trò logic cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1. Neáu hai töø n1, n2 thoûa maõn ñieàu kieän n1≥n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

OW<=n1,n2(5)

Thöïc hieän toaùn töû OR giöõa giaù trò logic cuûa bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp vôùi giaù trò logic 1. Neáu hai töø n1, n2 thoûa maõn ñieàu kieän n1≤n2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo bit ñaàu tieân cuûa ngaên xeáp.

RET (3)(1)(4) Leänh thoaùt khoûi chöông trình con vaø traû ñieàu khieån veà chöông trình ñaõ goïi noù.

RETI (3)(2)(4)

Leänh thoaùt khoûi chöông trình xöû lyù ngaét (Interrupt) vaø traû ñieàu khieån veà chöông trình chính.

Baûng: Caùc leänh coù ñieàu kieän ( chæ thöïc hieän khi bit ñaàu tieân trong ngaên xeáp coù giaù trò laø logic 1).

Teân leänh Moâ taû

+D IN1,IN2 Thöïc hieän pheùp coäng hai soá nguyeân kieåu töø keùp IN1 vaø IN2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

+I IN1,IN2 Thöïc hieän pheùp coäng hai soá nguyeân kieåu töø IN1 vaø IN2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

-D IN1,IN2 Thöïc hieän pheùp tröø hai soá nguyeân kieåu töø keùp IN1 vaø IN2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

-I IN1,IN2 Thöïc hieän pheùp tröø hai soá nguyeân kieåu töø IN1 vaø IN2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.


S TRANG 25

+R IN1,IN2(5)

Thöïc hieän pheùp coäng hai soá thöïc (32bit) IN1 vaø IN2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

-R IN1,IN2(5)

Thöïc hieän pheùp tröø hai soá thöïc (32bit) IN1 vaø IN2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

*R IN1,IN2(5) Thöïc hieän pheùp nhaân hai soá thöïc (32bit) IN1 vaø IN2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

/R IN1,IN2(5) Thöïc hieän pheùp chia hai soá thöïc (32bit) IN1 vaø IN2. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

ANDD IN1,IN2 Thöïc hieän toaùn töû logic AND giöõa caùc giaù trò kieåu töø keùp. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

ANDW IN1,IN2 Thöïc hieän toaùn töû logic AND giöõa caùc giaù trò kieåu töø. Keát quaû ñöôïc ghi laïi vaøo IN2.

ATCH INT,EVENT Khai baùo chöông trình xöû lyù ngaét INT theo kieåu EVENT

ATH IN, OUT,LEN

Bieán ñoåi moät saâu kí töï töø maõ ASCII töø vò trí IN (kieåu Byte) vôùi ñoä daøi (LEN kieåu Byte) sang maõ Hexa(cô soá 16) vaø ghi vaøo maõng keå töø byte OUT.

MUL IN1, IN2 Nhaân soá nguyeân 16 bit IN1 vôùi hai bit thaáp cuûa soá nguyeân IN2 sau ñoù keát quaû ñöôïc ghi vaøo IN2.

ORD IN1, IN2 Thöïc hieän toaùn töû OR cho hai töø keùp IN1 vaø IN2 sau ñoù ghi keát quaû vaøo IN2.

ORW IN1, IN2 Thöïc hieän toaùn töû OR cho hai töø IN1 vaø IN2 sau ñoù ghi keát quaû vaøo IN2.

R S_Bit,n Xoùa moät maûng goàm n bit keå töø S_Bit


S TRANG 26

(kieåu Bit).

RI S_Bit,n Xoùa töùc thôøi moät maûng goàm n bit keå töø S_Bit

S S_BIT,n Ñaët giaù trò logic 1 vaøo moät maûng n bit keå töø ñòa chæ S_BIT.

STOP Döøng “meàm” chöông trình

SWAP IN Ñoåi choå hai bit ñaàu tieân vaø cuoái cuøng cuûa byte IN cho nhau

TODR T(5)

Ñoïc giôø vaø ngaøy thaùng sau hieän thôøi töø ñoàng hoà vaø ghi vaøo boä ñeäm 8 byte coù byte ñaàu laø T

TODW T(5) Ghi vaøo ñoàng hoà giaù trò thôøi gian, ngaøy, thaùng töø boä ñeäm 8 byte vôùi byte ñaàu laø T.

TON Txx, PT

Khôûi ñoäng boä phaùt thôøi gian treã Txx vôùi thôøi gian treã ñaët tröôùc laø tích cuûa PT (kieåu töø) vaø ñoä phaân giaûi cuûa boä thôøi gian Txx ñöôïc choïn.

TONR Txx, PT

Khôûi ñoäng boä phaùt thôøi gian treã coù nhôù Txx vôùi thôøi gian treã ñaët tröôùc laø tích cuûa PT (kieåu töø) vaø ñoä phaân giaûi cuûa boä thôøi gian Txx ñöôïc choïn.

TRUNC IN, OUT(5)

Chuyeån ñoåi moät soá thöïc 32 bit IN thaønh moät soá nguyeân 32 bit coù daáu vaø ghi vaøo OUT

Chuù yù: (1)Nhöõng leänh khoâng thöïc hieän ñöôïc trong chöông trình xöû lyù ngaét. Leänh Int

chæ coù theå ñöôïc söû duïng laøm leänh baét ñaàu cuûa chöông trình con. (2)Nhöõng leänh khoâng thöïc hieän ñöôïc trong moät chöông trình con. Leänh SBR

chæ coù theå laø leänh baét ñaàu cuûa chöông trình con. (3)Nhöõng leäng coù keøm chöùc naêng ghi laïi noäi dung cuûa Stack tröôùc ñoù. (4)Nhöõng leänh khoâng söû duïng ñöôïc trong chöông trình chính. (5)Nhöõng leänh chæ cho CPU214.


S TRANG 27

(6)Ghi nhôù laïi noäi dung töùc thôøi cuûa Stack. Ñaët TOS leân 1 vaø gaùn giaù trò logic 0 vaøo caùc bit coøn laïi cuûa Stack.

(7)Ñaët TOS leân 1. 2.2.3 Leänh vaøo/ra:

Lệnh vào/ra: LOAD (LD): Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit

đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit. LOAD NOT (LDN): Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào

trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit.

Bị đẩy ra khỏi ngăn xếp Bị đẩy ra khỏi ngăn xếp

- Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho LAD như sau: LAD Mô tả Toán hạng

n ┤├

Tiếp điểm thường mở sẽ đóng nếu n=1

n ┤\├

Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi n=1

n: I, Q, M, SM, (bit) T, C

n ┤I├

Tiếp điểm thường mở sẽ đóng tức thời khi n=1

n ┤\I├

Tiếp điểm thường đóng sẽ mở tức thời khi n=1

n:1

C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

~m C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7

Trước LDN Sau C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

m C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7

Trước LD Sau


S TRANG 28

- Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho STL như sau: LAD Mô tả Toán hạng

LD n Lệnh nạp giá trị logic của điểm n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp.

LDN n Lệnh nạp giá trị logic nghịch đảo của điểm n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp.

n: I, Q, M, SM, (bit) T, C

LDI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic của điểm n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp.

LDNI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic nghịch đảo của điểm n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp.

n:1

- OUTPUT (=): lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh. Nội dung ngăn xếp không bị thay đổi.

+ Mô tả lệnh OUTPUT bằng LAD như sau: LAD Mô tả Toán hạng

n ─( )

Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi có dòng điều khiển đi qua

n:I,Q,M,SM,T,C (bit)

n ─( I )

Cuộn dây đầu ra được kích thích tức thời khi có dòng điều khiển đi qua

n: Q (bit)

Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm: + SET (S) + RESET (R): Lệnh dùng để đóng và ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết

kế. Trong LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hay ngắt các cuộn dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuôn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm. Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến các điểm thiết kế. Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S hoặc R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này.

+ Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng LAD: LAD Mô tả Toán hạng

S bit n ──( S )

Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kểtừ địa chỉ S-bit

S bit n ──( R )

Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kểtừ S-bit. Nếu S-bit lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá bit đầu ra của Timer/Counter đó.

S-bit: I, Q, M,SM,T, C,V (bit) n (byte): IB, QB,

MB, SMB, VB,AC, hằng số,

*VD, *AC


S TRANG 29

S bit n ──( SI )

Đóng tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit

S bit n ──( RI )

Ngắt tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit

S-bit: Q (bit) n(byte):IB,QB, MB, SMB, VB,AC, hằng số, *VD, *AC

+ Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng STL: STL Mô tả Toán hạng

S S-bit n Ghi giá trị logic vào một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S-bit

R S-bit n

Xóa một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S-bit. Nếu S-bit lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá bit đầu ra của Timer/Counter đó.

S-bit: I, Q, M,SM,T, C,V (bit)

SI S-bit n Ghi tức thời giá trị logic vào một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S-bit

RI S-bit n Xóa tức thời một mảng gồm n bit kể từđịa chỉ S-bit.

S-bit: Q (bit) n (byte):IB,QB,MB, SMB, VB,AC, hằng số, *VD, *AC

Các lệnh logic đại số Boolean: + Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập các mạch logic (không

có nhớ). Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếp hay song song các tiếp điểm thường đóng hay các tiếp điểm thường mở. Trong STL có thể sử dụng lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (And Not), ON (Or Not) cho các hàm kín. Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh.

+ Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm, S7 – 200 còn có 5 lệnh đặc biệt biểu diễn cho các phép tính của đại số Boolean cho các bit trong ngăn xếp, được gọi là lệnh stack logic. Đó là các lệnh ALD (And Load), OLD (Or Load), LPS (Logic Push), LRD (Logic Read) và LPP (Logic Pop). Lệnh stack logic được dùng để tổ hợp, sao chụp hoặc xoá các mệnh đề logic. LAD không có bộ đếm dành cho Stack logic. STL sử dụng các lệnh stack logic để thực hiện phương trình tổng thể có nhiều biểu thức con.


S TRANG 30

Lệnh Mô tả Toán hạng

ALD

Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai của ngăn xếp bằng phép tính logic AND. Kết quả ghi lại vào bit đầu tiên. Giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bit.

Không có

OLD Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai của ngăn xếp bằng phép tính logic OR. Kết quả ghi lại vào bit đầu tiên. Giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bit.

Không có

LPS Lệnh Logic Push (LPS) sao chụp giá trị của bit đầu tiên vào bit thứ hai trong ngăn xếp. Giá trị còn lại bị đẩy xuống một bit. Bit cuối cùng bị đẩy ra khỏi ngăn xếp.

Không có

LRD Lệnh sao chép giá trị của bit thứ hai vào bit đầu tiên trong ngăn xếp.Các giá trị còn lại của ngăn xếp giữ nguyên vịtrí

Không có

LPP Lệnh kéo ngăn xếp lên một bit. Giá trị của bit sau được chuyển cho bit trước.

Không có

+ AND (A) Lệnh A và O phối hợp giá trị logic của một tiếp điểm n với + OR (O) giá trị bit đầu tiên của ngăn xếp. Kết quả phép tính được đặt lại

vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. Giá trị của các bit còn lại trong ngăn xếp không bịthay đổi.

+ Tác động của các phép tính A (And) và O (Or)

+ AND LOAD (ALD)

C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

m C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

m C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

Trước (And) Sau Trước (Or) Sau


S TRANG 31

+ OR LOAD (OR) : Lệnh ALD và OLD thực hiện phép tính logic And và Or giữa hai bit đầu tiên của ngăn xếp. Kết quả của logic này sẽ được ghi lại vào bit đầu trong ngăn xếp. Nội dung còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bit.

+ Tác động của lệnh ALD và OLD VÀO ngăn xếp như sau:

+ LOGIC PUSH (LPS) + LOGIC READ (LRD)

+ LOGIC POP (LPP): Lệnh LPS, LRD và LPP là những lệnh thay đổi nội dung bit đầu tiên của ngăn xếp. Lệnh LPS sao chép nội dung bit đầu tiên vào bit thứhai trong ngăn xếp, nội dung ngăn xếp sau đó bị đẩy xuống một bit. Lệnh LRD lấy giá trị bit thứ hai ghi vào bit đầu tiên của ngăn xếp, nội dung ngăn xếp sau đó được kéo lên một bit. Lệnh LPP kéo ngăn xếp lên một bit.

Các lệnh tiếp điểm đặc biệt: + Có thể dùng tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái của

xung (sườn xung) và đảo trạng thái của dòng cung cấp ( giá trị của đỉnh ngăn xếp). LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt để tác động vào dòng cung cấp. Các tiếp điểm đặc biệt không có toán hạng riêng cùa chính chúng và vì thế phải đặt chúng vào vịtrí phía trước của 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 212 chỉ có thể sử dụng nhiều nhất 128 lệnh và CPU 214 là 256 lệnh.

Các lệnh tiếp điểm đặc biệt được biểu diễn như sau trong LAD

C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

m C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

Trước ALD Sau

C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

m C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

Trước OLD Sau


S TRANG 32

P

LAD Mô tả Toán hạng

T iếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp có tiếp điểm đảo thì nó bị ngắt mạch, nếu không có tiếp điểm đảo mạch thì nó thông mạch.

Không có

T iếp điểm chuyển đổi dương cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển từ 0 lên 1

Không có

Tiếp điểm chuyển đổi âm cho phép dòng cuncung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển từ 1 xu ống 0

Không có

Các lệnh so sánh : + Khi lập trình, nếu các quyết định về điều khiển được thực hiện dựa trên kết

quả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh theo byte, Word hay Dword của S7 – 200.

+ LAD sử dụng lệnh so sánh để so sánh các giá trị của byte, word hay Dword (giá trị thực hoặc nguyên). Những lệnh so sánh thường là: so sánh nhỏ hơn hoặc bằng (<=); so sánh bằng (==) và so sánh lớn hơn hoặc bằng (>=).

+ Khi so sánh giá trị của byte thí không cần phải để ý đến dấu của toán hạng, ngược lại khi so sánh các từ hay từ kép với nhau thì phải để ý đến dấu của toán hạng là bit cao nhất trong từ hoặc từ kép. Ví dụ 7FFF > 8000 và 7FFFFFFF > 80000000.

LAD Mô tả Toán hạng n1 n2 ─┤==B├─ n1 n2 ─┤==I├─n1 n2 ─┤==D├─n1 n2 ─┤==R├─

Tiếp điểm đóng khi n1=n2 B = byte I = Integer = Word D = Double Integer R = Real

n1, n2(byte): VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Const, *VD, *AC

( ) N

( ) P

( ) NOT


S TRANG 33

n1 n2 ─┤>=B├─ n1 n2 ─┤>=I├─n1 n2 ─┤>=D├─n1 n2 ─┤>=R├─

Tiếp điểm đóng khi n1≥ n2 B = byte I = Integer = Word D = Double Integer R = Real

n1, n2(word): VW, T, C, QW, MW, SMW, AC, AIW, hằng số, *VD, *AC

n1 n2 ─┤<=B├─ n1 n2 ─┤<=I├─n1 n2 ─┤<=D├─n1 n2 ─┤<=R├─

Tiếp điểm đóng khi n1≤ n2 B = byte I = Integer = Word D = Double Integer R = Real

n1, n2(Dword): VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, hằng số, *VD, *AC

+ Trong STL những lệnh so sánh thực hiện phép so sánh byte, từ hay từ kép. Căn cứ vào kiểu so sánh (<=, ==, >=), kết quả của phép so sánh có giá trị bằng 0 (nếu đúng) hoặc bằng 1 (nếu sai) nên nó có thể sử dụng kết hợp cùng các lệnh LD, A, O. Để tạo ra được các phép so sánh mà S7 – 200 không có lệnh so sánh tương ứng như: so sánh không bằng nhau (<>), so sánh nhỏ hơn (<) hoặc so sánh lớn hơn (>), có thể tạo ra được nhờ kết hợp lệnh NOT với các lệnh đã có (==, >=, <=)

Các lệnh di chuyển nội dung ô nhớ: + Các lệnh di chuyển thực hiện việc di chuyển hoặc sao chép số liệu từ vùng

này sang vùng khác trong bộ nhớ. + Trong LAD và STL lệnh dịch chuyển thực hiện việc di chuyển hay sao

chép nội dung một byte, một từ đơn, hoặc một từ kép từ vùng này sang vùng khác trong bộ nhớ.

+ Lệnh trao đổi nội dung vủa hai byte trong một từ đơn thực hiện việc chuyển nội dung của byte thấp sang byte cao và ngược lại chuyển nội dung của byte cao sang byte thấp của từ đó.

+ MOV_B (LAD) Lệnh sao chép nội dung của byte IN sang byte OUT + MOVB (STL) + MOV_W (LAD) Lệnh sao chép nội dung của từ đơn IN sang OUT + MOVW (STL) + MOV_DW (LAD) Lệnh sao chép nội dung của từ kép IN sang OUT


S TRANG 34

+ MOVD (STL) + MOV_R (LAD) Lệnh sao chép một số thực từ IN (4byte) sang OUT

(4byte) + MOVR (STL)

+ Cú pháp lệnh dịch chuyển như sau:


S TRANG 35

LAD STL Toán hạng

MOVB IN OUT

IN : VB, IB, QB, MB, SMB, AC, (byte) hằng số, *VD, *AC OUT: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, (byte) *VD, *AC

MOVW IN OUT

IN : VB, IB, QB, MB, SMB, AC, (từ đơn) hằng số, *VD, *AC OUT: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, (từ đơn) *VD, *AC

MOVD IN OUT

IN : VB, IB, QB, MB, SMB, AC, (từ kép) hằng số, *VD, *AC OUT: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, (từ kép) *VD, *AC

MOVR IN OUT

IN : VB, IB, QB, MB, SMB, AC, (từ kép) hằng số, *VD, *AC OUT: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, (từ kép) *VD, *AC

MOV_W

EN IN

OUT

MOV_DW

EN IN

OUT

MOV_B

EN IN

OUT

EN IN

OUT

MOV_R


S TRANG 36

Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con: + Các lệnh của chương trình, nếu không có những lệnh điều khiển riêng, sẽ

được thực hiện theo thứ tự từ trên xuống dưới trong một vòng quét. Lệnh điều khiển chương trình cho phép thay đổi thứ tự thực hiện lệnh. Chúng cho phép chuyển thứtự thực hiện, đáng lẽ ra là lệnh tiếp theo, tới một lệnh bất cứ nào khác của chương trình, trong đó nơi điều khiển chuyển đến được đánh dấu trước bằng một nhãn chỉđích. Thuộc nhóm lệnh điều khiển chương trình gồm: lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con. Nhãn chỉ đích, hay gọi đơn giản là nhãn, phải được đánh dấu trước khi thực hiện nhảy hay lệnh gọi chương trình con.

+ Việc đặt nhãn cho lệnh nhảy phải nằm trong chương trình. Nhãn của chương trình con, hoặc của chương trình xử lý ngắt được khai báo ở đầu chương trình. Không thể dùng lệnh nhảy JMP để chuyển điều khiển từ chương trình chính vào một vào một nhãn bất kỳ trong chương trình con hoặc trong chương trình xử lý ngắt. Tương tự như vậy cũng không thể từ một chương trình con hay chương trình xử lý ngắt nhảy vào bất cứ một nhãn nào nằm ngoài các chương trình đó.

+ Lệnh gọi chương trình con là lệnh chuyển điều khiển đến chương trình con. Khi chương trình con thực hiện các phép tính của mình thì việc điều khiển lại được chuyển trở về lệnh tiếp theo trong chương trình chính ngay sau lệnh gọi chương trình con. Từ một chương trình con có thể gọi được một chương trình con khác trong nó, có thể gọi như vậy nhiều nhất là 8 lần trong S7 – 200. Đệ qui (trong một chương trình con có lệnh gọi đến chính nó) về nguyên tắc không bị cấm song phải chú ý đến giới hạn trên.

+ Nếu lệnh nhảy hay lệnh gọi chương trình con được thực hiện thì đỉnh ngăn xếp luôn có giá trị logic bằng 1. Bởi vậy trong chương trình con các lệnh có điều khiển được thực hiện như các lệnh không điều kiện. Sau các lệnh LBL (đặt nhãn) và SBR, lệnh LD trong STL sẽ bị vô hiệu hóa.

+ Khi một chương trình con được gọi, toàn bộ nội dung của ngăn xếp sẽđược cất đi, đỉnh của ngăn xếp nhận một giá trị mới là 1, các bit khác còn lại của ngăn xếp nhận giá trị logic 0 và chương trình được chuyển tiếp đến chương trình con đã được gọi. Khi thực hiện xong chương trình con và trước khi điều khiển được chuyển trở lại chương trình đã gọi nó, nội dung ngăn xếp đã được cất giữ trước đó sẽ được chuyển trở lại ngăn xếp.

+ Nội dung của thanh ghi AC không được cất giữ khi gọi chương trình con, nhưng khi một chương trình xử lý ngắt được gọi, nội dung của thanh ghi AC sẽđược cất giữ trước khi thực hiện chương trình xử lý ngắt và nạp lại khi chương trình


S TRANG 37

xử lý ngắt đã được thực hiện xong. Bởi vậy chương trình xử lý ngắt có thể tự do sửdụng bốn thanh ghi AC của S7 – 200.

+ JMP, CALL + LBL, SBR : Lệnh nhảy JMP và lệnh gọi chương trình con SBR cho phép

chuyển điều khiển từ vị trí này đến một vị trí khác trong chương trình. Cú pháp lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con trong LAD và STL đều có toán hạng là nhãn chỉđích (nơi nhảy đến, nơi chứa chương trình con).

LAD STL Mô tả Toán hạng

n ─( JMP) JMP Kn

Lệnh nhảy thực hiện việc chuyển điều khiển đến nhãn n trong một chương trình.

JMP Kn Lệnh khai báo nhãn n trong một chương trình.

n:

CPU 212: 0÷63 CPU 214:

0÷255

n ─( CALL) CALL Kn

Lệnh gọi chương trình con, thực hiện phép chuyển điều khiển đến chương trình con có nhãn n.

SBR Kn Lệnh gán nhãn cho một chương trình con.

n:

CPU 212: 0÷15 CPU 214:

0÷255

─( CRET) CRET

Lệnh trở về chương trình đã gọi chương trình con có điều kiện (bit đầu của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1)

─( RET) RET

Lệnh trở về chương trình đã gọi chương trình con không điều kiện.

Không có

Các lệnh điều khiển Timer: Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều

khiển thường được gọi là khâu trễ. Nếu ký tự tín hiệu (logic) vào là x(t) và thời gian trễ được tạo ra bằng Timer là T thì tín hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là x(t- T

) S7- 200 có 64 Timer (với CPU 212) hoặc 128 Timer (với CPU 214) được chia

thành 2 loại khác nhau, đó là: - Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (On-Delay Timer), ký hiệu là TON.

LBL: n

SBR:n


S TRANG 38

- Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive On-Delay Timer), ký hiệu là TONR.

Hai kiểu Timer của S7- 200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở phản ứng của nó đối với trạng thái tín hiệu đầu vào.

Cả 2 Timer kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu kể từthời điểm có sườn lên ở tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng thái logic từ 0 lên 1, được gọi là thời điểm Timer được kích, và không tính khoảng thời gian khi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệu được đặt trước.

Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0, TON tự động Reset còn TONR thì không tự động Reset. Timer TON được dùng để tạo thời gian trễ trong 1 khoảng thời gian (miền liên thông), còn với TONR thời gian trễ sẽ được tạo ra trong nhiều khoảng thời gian khác nhau.

Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với 3 loại phân giải khác nhau, độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms. Thời gian trễ T được tạo ra chính là tích của độ phân giải của bộ Timer được chọn và giá trị đặt trước cho Timer. Ví dụ 1 bộ Timer có độ phân giải bằng 10ms và giá trị đặt trước là 50 thì thời gian trễ sẽ là T =500ms.

Các loại Timer của S7-200 (đối với CPU 212 và CPU 214) chia theo TON, TONR và độ phân giải bao gồm:

Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại CPU 212 CPU 214 1 ms 32,767 s T32 T32, T96 10 ms 327,67 s T33 ÷T36 T33÷T36,T97÷T100

TON 100 ms 3276,7 s T37 ÷T63 T37

÷T63,T101÷T127 1 ms 32,767 s T0 T0, T64 10 ms 327,67 s T1 ÷T4 T1÷T4, T65 ÷T68 TONR 100 ms 3276,7 s T5 ÷T31 T5 ÷T31, T69 ÷T95

• Các lệnh điều khiển Timer:

Daïng leänh Moâ taû chöùc naêng leänh

L

A

D

Khai baùo Timer soá hieäu xxx kieåu TON ñeå taïo thôøi gian treã tính töø khi giaù trò ñaàu vaøo IN ñöôïc kích. Neáu giaù trò ñeám töùc thôøi lôùn hôn hoaëc baèng giaù trò ñaët tröôùc thì T-bit baèng 1.

Txxx: CPU214: 32-63, 96-127


S TRANG 39

STL TON Txxx PT PT:VW,T,C,IW,QW,MW,SMW,SW,AC,AIW, Const, *VD, *AC.

L

A

D

STL TONR Txxx PT

Khai baùo Timer soá hieäu xxx kieåu TOR ñeå taïo thôøi gian treã tính töø khi giaù trò ñaàu vaøo IN ñöôïc kích. Neáu giaù trò ñeám töùc thôøi lôùn hôn hoaëc baèng giaù trò ñaët tröôùc thì T-bit baèng 1

Txxx :CPU 214: 0-31, 64-95

PT:VW,T,C,IW, QW,MW,SMW, SW,AC,AIW, Const, *VD, *AC.

Điều khiển vòng vi tích phân tỉ lể (PID): Lệnh vòng lập PID (Proportional, Integral, Derivative Loop) thực hiện việc tính

toán vòng lập hoặc liên quan đến việc ‘ LOOP’ dựa trên tín hiệu ngõ vào và cấu hìh thông tin trong TABLE.

Toán hạng: Table: VB Loop: 0 đến 7 Lệnh này tác động đến các bit trong vùng nhớ đặc biệt như: SM1.1. Lệnh lặp

PID dùng để thực hiện các tính toán PID. Đầu mỗi logic Stack (TOS) phải được bật ON (Power flow) mới cho phép tính toán PID. Lệnh này có 2 toán hạng: Địa chỉTABLE là địa chỉ bắt đầu của bảng lặp và LOOP chứa 1 hằng số từ 0 đến 7. Do đó chỉ có 8 lệnh PID có thể được dùng trong cùng chương trình. Nếu có hơn hai lệnh PID có cùng số LOOP ( ngay cả khi chúng có địa chỉ TABLE khác nhau) thì việc tính toán PID sẽ đụng chạm đến những lệnh khác, kết quả ngõ ra không thể đoán trước.

Bảng vòng lập chứa tất cả 9 thông số được dùng cho việc điều khiển và giám sát hoạt động lặp bao gồm cả những giá trị xử lý hiện tại và trước đó: điểm đặt, ngõ ra, độ lợi, thời gian lấy mẫu, thời gian tích phân (reset), thời gian vi phân (rate), và tổng độ lợi, thời gian lấy mẫu, thời gian tích phân (reset), thời gian vi phân (rate), và tổng tích phân (bias). Để thực hiện tính toán PID tại tỷ lệ lấy mẫu mong muốn, lệnh PID phải được thực thi từ trình phục vụ ngắt hoặc từ chương trình chính tại vịtrí được thực hiện bởi Timer. Thời gian lấy mẫu phải được cung cấp bởi ngõ vào đến lệnh PID và bảng lặp.


S TRANG 40

Thuật toán PID: Trong trang thái hoạt động vững chắc, bộ điều khiển PID hiệu chỉnh giá trị ngõ

ra sao cho sai số đạt được bằng 0. Việc tính toán sai số này dựa trên sự sai lệch giữa điểm đặt ( Setpoint: giá trị mà ta mong muốn) và biến xử lý ( Process Variable: điểm làm việc thực sự).

Nguyên tắc của việc điều khiển PID dựa trên đẳng thức thể hiện ở ngõ ra sau đây:

Output = soá haïng tyû leä + soá haïng tích phaân + soá haïng sai leäch

- Trong đó: M(t): kết quả ngõ ra vòng lặp như chức năng thời gian Kc : Độ lợi vòng lặp e : Sai số vòng lặp (độ sai lệch giữa điểm đặt và biến xử lý) Minitial : Giá trị ban đầu ở ngõ ra vòng lặp. Tuy nhiên, trong biểu thức tính toán trong các máy tính số được thực hiện theo

từng chu kỳ lấy mẫu. Do vậy, biểu thức trên có thể viết như sau:

Trong đó: Mn : Giá trị tính toán ở ngõ ra của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n. Kc : tích phân Minitial : Giá trị ban Độ lợi vòng lặp en : Giá trị sai số của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n en-1 : Giá trị sai số vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n-1 Ki : Hệ số tỷ lệ của số hạng đầu ở ngõ ra vòng lặp Kd : Hệ số tỷ lệ của số hạng sai lệch

Đơn giản hơn ta có:

Mn = MPn + MIn + MDn


S TRANG 41

Trong đó: Mn : Giá trị tính toán ở ngõ ra của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n MPn : Giá trị số hạng tỷ lệ của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n. MIn : Giá trị số hạng tích phân của vòng lặp tại thới điểm lấy mẫu n MDn : Giá trị số hạng sai lệch của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n. Số hạng tỷ lệ:

MPn = Kc * (SPn - PVn)

Trong đó: MPn : Giá trị số hạng tỷ lệ của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n Kc : Độ lợi vòng lặp SPn : Giá trị điểm đặt tại thời điểm lấy mẫu n. PVn : Giá trị biến xử lý tại thời điểm lấy mẫu n. Số hạng tích phân:

MIn = Kc * Ts / Ti * (SPn - PVn) + MX

- Trong đó: MIn : Giá trị số hạng tích phân của vòng lặp tại thới điểm lấy mẫu n Kc Độ lợi vòng lặp SPn : Giá trị điểm đặt tại thời điểm lấy mẫu n. PVn : Giá trị biến xử lý tại thời điểm lấy mẫu n. Ts : Thời gian lấy mẫu của vòng lặp Ti : Chu kỳ tích phân của vòng lặp ( thời gian tích phân hay reset) MX : Giá trị số hạng tích phân của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu (n-1) (tổng

tích phân hay độ dốc). Số hạng sai lệch:

MDn = Kc * Td/Ts * (SPn - PVn) - (SPn-1 - PVn-1)

Nếu SP = const thì ta có SPn = SPn-1CE. Do vậy:

MDn = Kc * Td/Ts * (PVn-1 - PVn)

Trong đó: MDn : Giá trị số hạng sai lệch của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n. Kc Độ lợi vòng lặp


S TRANG 42

SPn : Giá trị điểm đặt tại thời điểm lấy mẫu n. PVn : Giá trị biến xử lý tại thời điểm lấy mẫu n. SPn-1 : Giá trị điểm đặt tại thời điểm lấy mẫu n-1 PVn-1 : Giá trị biến xử lý tại thời điểm lấy mẫu n-1. Ts : Thời gian lấy mẫu của vòng lặp Td : Chu kỳ sai lệch của vòng lặp (thời gian vi phân hay rate).


S TRANG 43

Chương 3 : TÌM HIỂU S7-200 PC ACCESS

3.1 TỔNG QUAN VỀ S7-200 PC ACCESS : 3.1.1 Giới thiệu :

PLC S7-200 Simatic được thiết kế để giải quyết những vấn đề giao tiếp và các nhu cầu của mạng làm việc bằng cách hỗ trợ không chỉ ở những mạng làm việc đơn giản nhất mà còn ở những mạng phức tạp hơn. PLC Simatic S7-200 cũng cung cấp các công cụ cho phép giao tiếp với nhiều thiết bị khác nhau. Chẳng hạn như : máy in, cân trọng lượng… mà sử dụng chính các giao thức của chúng.

PC Access là một OPC Server dành riêng cho PLC Simatic S7-200. PC Access có thể làm việc với bất kỳ chuẩn OPC Client như : Excel Client, Protool/Pro Client, Visual Basic Client. S7-200 PC Access giúp cho việc thiết lập và xác định cấu hình của mạng làm việc một cách dễ dàng và đơn giản.

Tuy nhiên S7-200 PC ACCESS không hỗ trợ giao tiếp với các sản phẩm khác của Simatic như : S7-300 hay S7-400.

3.1.2 Những tiện ích của PC ACCESS : • Xây dựng một OPC Test Client. • Có thể đưa Excel Client vào để có thể quan sát được những bảng tính. • Cung cấp giao diện chuẩn cho bất kỳ OPC Client. • Tích hợp bảng biểu tượng Micro/Win bao gồm biểu tượng nhận xét. • Làm đơn giản giao diện người dùng (User Interface) giúp cho việc cài đặt

và xác định cấu hình nhanh chóng. • Time Stamp cho biết thời gian mỗi tag được cập nhật (khi sử dụng Test

Client). • Sự cải tiến trong việc chọn lựa. Chẳng hạn như việc thông báo giới hạn

trên (Hight) và dưới (Low). • Có thể làm việc với tất cả các kiểu dữ liệu của PLC S7-200. • Không hạn chế số lượng Item được đọc hay viết. • PC Access cung cấp phương thức để những bộ điều khiển nhỏ có thể cải

tiến về : Các thao tác. Sự phục vụ.


S TRANG 44

• Sự bảo dưỡng các máy móc, những chương trình ứng dụng và khả năng thực hiện dễ dàng .

Sự cải tiến này làm cho việc truy cập dữ liệu, điều khiển và giám sát được thực hiện một cách dễ dàng.

3.1.3 Khả năng giao tiếp của PC Access :

PC Access Channel

Thiết bị giao tiếp Số lượng PLC kết nối

Ethernet CP243-1 or CP243-1 IT 8 PPI multi-master Cable thông minh PPI 8 PPI multi-master Cable thông minh PPI RS232 PPI multi-master Moderm bên trong hoặc là bên

ngoài (được sử dụng với 1 cable thông minh PPI)

8

PPI, MPI, DP Card giao tiếp Siemens CP. 4 PPI multi-master Seimens MC40 Cell Modem hay

radio Moderm (được sử dụng với 1 cable thông minh PPI)

8

3.1.4 Xác định tốc độ baud và địa chỉ network : PLC S7-200 hỗ trợ 1 mạng làm việc chủ - tớ (master – slave), PLC S7-200

có thể là chủ (master) hay tớ (slave). Trong khi đó, S7-200 PC Access luôn là chủ(master).

Tất cả các thiết bị (device) giao tiếp trong network thì đều phải được xác định cấu hình để có thể truyền dữ liệu tại cùng một tốc độ baud. Vì vậy, tốc độ baud nhanh nhất trong network được xác định bởi tốc độ chậm nhất của thiết bị nối tới network đó.

Bảng liệt kê tốc độ baud khi sử dụng S7-200 trong network

Network Baud Rate Standard Network 9.6 kbaud đến 187.5 kbaud Network sử dụng EM 277 9.6 kbaud đến 12 Mbaud Network sử dụng FreePort Mode 1200 baud đến 115.2 kbaud


S TRANG 45

Địa chỉ của mỗi thiết bị được đăng ký trong network phải là duy nhất trong network đó. Địa chỉ duy nhất này đảm bảo dữ liệu được truyền hay được phục hồi từ đúng thiết bị được yêu cầu. S7-200 đưa ra địa chỉ network là từ 0 đến 126. Đối với S7-200 có 2 Port, mỗi Port có một địa chỉ network.

Bảng liệt kê địa chỉ network mặc định của các thiết bị S7-200

S7-200 Device Địa chỉ mặc định S7-200 PC Access 0 HMI (TD 200, TP hay OP) 1 S7-200 CPU 2

3.1.5 Các giao thức của S7-200 PC Access trong network: S7-200 CPU bỗ trợ nhiều khả năng giao tiếp, cho phép xác định cấu hình

network để có thể thi hành các chức năng mà ứng dụng yêu cầu. Network có thể hỗtrợ một hay nhiều nghi thức giao tiếp sau:

3.2 Point-To-Point Interface (PPI) 3.3 Multi-Point Interface (MPI) 3.4 PROFIBUS 3.5 TCP/IP S7-200 PC Access sử dụng PPI, Ethernet hay Modem để có thể đọc dữ liệu

từ tám PLC cùng một lúc. Nó có thể tạo ra hơn tám PLC trong cùng một project. Tuy nhiên dựa vào cấu hình mặc định thì chỉ có tám PLC là có thể được tích cực cùng một lúc. Trong phần này đề cập đến PPI network và Ethernet network.

PPI network : Trong PPI network có các trường hợp cụ thể sau :

Single-master network : Hình sau minh họa mạng làm việc đơn chủ (single-master network)

Single-Master Network


S TRANG 46

Trong single-master network này, trạm chương trình và S7-200 được nối với nhau thông qua cáp PC/PPI hay một card có bộ xử lý giao tiếp (CP) được cài đặt ởtrạm chương trình. Trong hình minh họa trên S7-200 PC Access trên máy tính là master, S7-200 là slave. Đối với một cấu hình single-master PPI thì phải xác định cấu hình S7-200 PC Access để sử dụng nghi thức PPI hoặc là single-master, multi-master hay là PPI Advanced

Multi-Master-Network : Hình sau minh họa mạng làm việc đa chủ (multi-master network)

S7-200 PC Access và HMI truy cập đến một PLC S7-200 S7-200 PC Access sử dụng CP hay cable PC/PPI để kết nối tới S7-200, S7-

200 PC Access và HMI đều sử dụng chung một network. Cả hai S7-200 PC Access và thiết bị HMI (chẳng hạn như TD200, TP hay OP) đều là master và đều có địa chỉnetwork riêng biệt. S7-200 CPU là slave. Đối với một network có nhiều master truy cập tới một slave thì nên sử dụng cable PPI Multi-Master. Cable này sẽ tự động điều chỉnh cấu hình để phù hợp việc thiết lập.

S7-200 PC Access và HMI truy cập đến nhiều PLC Trong hình minh họa này, PC Access và HMI đều muốn lấy dữ liệu từ bất kỳ

S7-200 CPU slave. S7-200 PC Access và HMI đều sử dụng chung một network và cả hai đều là master trong network này. Tất cả các device (master và slave) đều phải


S TRANG 47

có địa chỉ network khác nhau. Đối với một network PPI có nhiều master và nhiều slave thì phải xác định cấu hình S7-200 PC Access để sử dụng nghi thức PPI với nhiều master driver. Trong trường hợp này sử dụng PPI Advanced là tốt nhất.

Hình sau minh họa mạng công nghiệp Ethernet (Industrial Ethernet Network) :

Industrial Ethernet Network Module Ethernet CP243-1 là một xử lý giao tiếp dành cho họ S7-200, cho

phép S7-200 PLC liên kết với mạng công nghiệp Ethernet.

3.2 CỬA SỔ LÀM VIỆC CỦA S7-200 PC ACCESS : S7-200 PC Access bao gồm OPC Server và các phần tử Client, S7-200 PC

Access đưa ra nhiều phương thức để truy cập và hiển thị những thông tin. Hình sau minh họa các thành phần trong cửa sổ của S7-200 PC Access :


S TRANG 48

Các đối tượng nằm trong OPC Server của các project được sắp xếp theo một cấu trúc cây (phân cấp). Cấu trúc cây hiển thị trong của sổ project thì giống với trong cửa sổ explore. Chỉ có những icon trong đối tượng là khác. Các đối tượng nằm trong OPC Client (Test Client) được sắp xếp theo một danh sách.

3.2.1 tree view: Nằm ở khu vực phía trên bên trái của cửa sổ,cung cấp tổng quan cấu trúc cây

phân cấp của PLC và Folder hiện có nó tạo ra các Item (data point) để OPC Client nằm trong mạng làm việc S7-200 có thể truy cập được tree view bao gồm:

• Microwin bao gồm thông tin access point icon. Access point tượng trưng cho kiểu kết nối hay la network để cho PC access giao tiếp với S7-200 PLC

• PLC1: PLC kết nối tới PC access thông qua network với một nghi thức giao tiếp xác định.


S TRANG 49

• Folder: server cho phép các Itern folder được đưa vào project. Iterm folder cho phép thực hiện việc tổ chức dữ liệu OPC vào thành một nhóm hợp lý để phù hợp với chương trình.Sử dụng các Itern folder đểtạo nhiều Iterm trên cùng một PLC, điều này rất hữu ích khi một PLC riêng lẻ điều khiển một số lượng các bộ phận máy móc giống nhau. Dựa trên chuẩn OPL Client, việc sử dụng các icon folder cho phép tổchức dữ liệu OPC thành một danh sách Item nhỏ hơn. Từ danh sách này có thể tìm kiếm một Item Server dễ dàng hơn khi duyệt qua server.

3.2.2 Item view: Nằm ở bên phải phía trên cửa sổ, ở đó item được tạo ra và được liệt kê thành

bảng. cửa sổ này hiển thị sự phân cấp các folder và item, các folder và item này quan hệ với cấu trúc cây đang được chọn nằm ở phía bên trái. những folder có thểđược chọn bên trong item view, điều này dẫn đến sự lựa chọn hiện tại trong tree view bị thay đổi.

• Name: tên có thể dài tối đa 32 kí tự. tên có thể là các kí tự chữ số, kí tự gạch dưới và nằm trong bảng ASCII 128. Ký tự đầu tiên phải là chữ cái và chỉ là ký tự mở rộng, không phải là từ khoá.. tên Utem nay phải là duy nhất trong cùng Folder

• Item ID: là tên của một Item tên này phải là duy nhất, bao gồm đường dẫn (điểm truy cập Server, PLC, folder, tên Item ) để truy cập Item.

• Run-time name : nếu một item cần sử dụng nhưng không tồn tại trong server thì khi đó, Client sẽ sử dụng cấu trúc Run-Time Name để tạo ra một Item Run-Time Name là chuổi bao gồm thông tin ở dưới dạng đặc trưng cửa một Server. Khi đó Server sử dụng thông tin này để đọc dịa chỉ của thiết bị.

Cú pháp : Tag [NET Adress] [,][Adress,][,][Type,] Ví dụ : VB0, BYTE, RW


S TRANG 50

Nhãn này sẽ đọc đia chỉ VB0 sử dụng access point mạc định là Microsystems, sử dụng PPI(point to point interface) địa chỉ là 2 nhãn này nhãn nay sẽ đọc dữ liệu dưới dạng byte và truy cập Read/write

• Address :kiểu vùng nhớ của PLC và địa chỉ cưa vùng nhớ • Data type: kiểu dử liệu phải đúng qui tắc(canonical data type)tương

ứng trong phạm vi PLC • EU low:Engineer Unite low, là tầm giá trị thấp của Item. • EU hight: Engineer Unite high, là tầm giá trị cao của Item. • ACCESS là sự truy cập dưới những hình thức • Đọc(read only ) chỉ cho phép đọc các Item khong làm thay đổi dữ

liệu các Item đó. • Đọc viết (read/write): đây là sự truy cập đầy đủ. Cho phép đọc và

thay đổi dữ liệu các Item.

3.2.3 Test Client view: Nằm ở phần thấp nhất của cửa sổ và cơ bản là một OPCClient. Client làm

việc với s7-200 PC Access OPC server cho phép việc kết nối trực tuyến từ đó có thểkiểm tra cấu hình các Item. để có thể sử dung các Item thì ta phải kéo và thả những item này từ item view. Test Client cũng cung cấp một công cụ kiểm tra nhanh chóng và dễ dàng kết nối với server item. itemID, data type, format,value time stampe và quality có thể được quan sát trong test client. Sự quan sát này độc lập với 2 sự quan sát ở trên. Bất kỳ item dich chuyển trong phạm vi Status(test Client) sẽ được đưa vào OPC Group và sẽ được yêu cầu thu tập một khi status được cho phép. Status có thể được cho phép hay không cho phép bởi một bottomn nằm trên toolbar hay là từ manu status. Các phần tử nằm trong status (test Client) được định nghĩ như sau :

• Item ID : là tên của Item, tên này phải là duy nhất bao gồm đường dẫn item (điểm truy cập server PLC, folder, tên item) để có thể truy cập Item

• Data type : kiểu dử liệu đúng quy tắc(canonical data type)tương ứng trong phạm vi PLC, khi định nghĩa cấu hình item

• Value : giá trị của item được truy cập(có thể là giá tri thập phân). • Time stamp: thời gian của sự cập nhật lần sau cùng thành công . • Quality: chất lượng của item được truy cập : good, bad, uncertain. Các

thông tin nằm trong status(test Client) view sẽ không đượ giữ lại khi thoát khỏi chương trình PC Access.


S TRANG 51

3.3 Sự giao tiếp Server và Client trong S7-200 PC Access: S7-200 PC Access được hỗ trợ data access Automation 2.02 và do đó

automation Client có thể sử dụng S7-200 PC Access để giao tiếp với các nguồn dữliệu (Simatic S7-200)

Server và Client giao tiếp với nhau dựa trên công nghệ COM, DCOM của microsoft.Client không truy cập Server trực tiếp nhưng nó sử dụng thư viện COM. bằng cách xác dịnh prog ID, OPC Client có thể định địa chỉ tất cả Server mà nó yêu cầu. khi các đối tượng OPC server được tạo ra(bao gồm access point(s), PLC(s),Item(s) thì chúng sẽ định địa chỉ một đường dẫn phân cấp. khi đó OPC Client sẽ sử dụng đường dẫn phân cấp OPC Server này để định nghĩa các item của nô, các item này nằm trong group kết nối tới một server riêng biệt.

Sơ đồ phân cấp các đối tượng

Có hai cách để tạo ra Item: Khi cấu hình item được tạo ra trong S7-200 PC Access ten item(item

name)và đường dẫn phân cấp(bao gồm access point, plc, folder(s) item name) sẽtạo nên item ID, item ID là biểu tượng duy nhất đạc trưng cho một item

Trong cấu hình item, Run Time Name cũng được tạo ra ở dạng cấu trúc được xác định OPC server để xác định tất cả các thuộc tính yêu cầu cần thiết thu thập cho item. nếu item ko tồn tại trong S7-200 PC Access server để phục vụ cho việc sử dụng thi Client sẽ suử dụng cấu trúc Run Time name để tạo ra một item mới.

3.4 VÙNG NHỚ VÀ KIỂU DỮ LIỆU CỦA ITEM: Một Item bao gồm một cái tên đặc trưng và có một kiểu dữ liệu xác định.

Giá trị của item se thay đổi khi chương trình PLC được thực thi. mỗi item có một


S TRANG 52

địa chỉ vùng nhớ xác định trên PLC. Khi đó việc truy cập (đọc viết) từ giao diện điều khiển và từ PLC thông qua địa chỉ vùng nhớ này.

Cấu hình Item được xác định bởi vùng nhớ (Memory types), vùng nhớSYMATIC (SYMATIC memoric) và vùng nhớ DP (DP memoric)

DP memorics sẽ được phân tích để chuyển đổi sang kiểu tương ứng với S7-200. S7-200 PC Access sẽ nhận biết được các kiểu dữ liệu của item(nhưng không phải lúc nào cũng có sẵn trên các PLC) bao gồm : BYTE, INT, WORD, DINT, DWORD, REAL, BOOL, TRING.

3.5 SỰ GIAO TIẾP GIỮA AUTOMATION CLIENT VỚI S7-200 PC ACCESS:

3.5.1 Excel client: S7-200 PC access đưa Visualbasic For Application (VBA) vào trong Microsotf

Excel cho phép Microsoft Excel có thể thu thập dữ liệu từ OPC Server. VAB làm việc thông qua An OPC Automation Wrapper để Excel có thể truy cập đến các ô bằng cách cung cấp một công thức xác định. Để có thể kết nối Excel với S7-200 PC Access, phải đưa “OPCS7-200ExcelAddin.xla” của S7-200 PC Access vào Excel. Lúc này trong cửa sổ của Microsoft Excel xuất hiện bốn Button :

• Formula - Wizard : cho phép duyệt và lựa chọn Item muốn đọc đã có sẵn trong PC Access.

• Write – Wizard : cho phép duyệt và lựa chọn Item muốn viết giá trịmới vào. Các Item đã có sẵn trong PC Access.

• Start : bắt đầu giao tiếp với S7-200 PC Access. • Stop : kết thúc giao tiếp với S7-200 PC Access.

Thông qua bốn button này Excel có thể truy cập được dữ liệu trong PC Access từ đó có thể vẽ được đồ thị của dữ liệu và có thể lưu trữ dữ liệu.


S TRANG 53

3.5.2 Visual Basic Client: S7-200 PC Access được hỗ trợ OPC Data access automation 2.02 (Siemens

Daautomation2.02) trong đó có file SopeDAAuto.dll để PC Access có thể liên kết với Visual Basic. Vì vậy Visual Basic chính là một Automation Client S7200 PC Access là một OPC server. Khi đó Visual Basic có thể truy cập dữ liệu đến thiết bịthông qua S7-200 PC Access Server. Visual Basic Client kết nối với S7-200 PC Acccess Server thì phải gọi method:

• AnOPC Server Để tạo ra group và Item thì gọi method:

• My group.add(“AnGroup Name” • AnOPCItemCollection .Additems (AddItemCount, AnOPCItemIDs,

ClientHandles, AnOPCItemServerHandles, AnOPCItemServerError, AnOPCRequestedDataType, AnOPCAccessPaths).

Lúc này Automation Visual Basic Client có thể tiến hành truy cập dữ liệu từ S7-200 PC Access server. Để có thể đọc các Value, Quality, Time Stamp của các Item thì sử dụng method :

• OneGroup.SyncRead (Source, NumItems, ServerHandles, Values, Errors, Qualities, Time Stamps).

• OneGroup.AsyncRead (NumItems, ServerHandles, Errors, ClientTransactionID, ServerTransactionID)

Để có thể viết các Value đến các Item thì sử dụng method: • OneGroup.SyncWrite (NumItems, ServerHandles, Values, Errors) • OneGroup.AsyncWrite (NumItems, ServerHandles, Errors,

ClientTransactionID, ServerTransactionID) Để gỡ bỏ các group hay Item thì phải dùng method:

• MyGroups.Remove (AnOPCGroupName) • MyGroups.RemoveAll • AnOPCClientCollection.Remove (AnOPCItemServerHandles,

AnOPCClientServerErrors) Để cắt kết nối Automation Visual Basic Client với S7-200 PC Access (OPC Server) thì sử dụng method :

• AnOPCService.Disconnect Các phương pháp ở trên đã được mô tả chi tiết trong phần “Data Access Automation Standard”.


S TRANG 54

Kêt luận: thông qua phần mềm S7-200 PC Access, các Automation Client có thể truy cập đến PLC Simatic một cách đơn giản và nhanh chóng thông qua các phương pháp. Trên PLC-S7-200, ta không phải dùng các lệnh nhận hay truyền dữ liệu của PLC.

3.6 Các bước tạo Tag trên PC- Access Bước 1: Mở PC-Access lên, màn hình sẽ hiển thị như sau:

Sau đó click phải vào Microwin (COM1) chọn New PLC.


S TRANG 55

Màn hìnhsẽ hiển thị cửa sổ PLC Properties

Đổi tên và nhấn ok. Bước 2: Tạo tag trong PC-Access Trong cửa sổ Item view, nhấp chuột phải chọn New Item


S TRANG 56

Lúc này cửa sổ Item Properties xuất hiện, ta đổi tên Tag và đổi vùng nhớ của tag

Đặt tên tag là START, địa chỉ I0.0, kiểu dữ liệu là Bool

Để tạo thêm tag ta làm theo tương tự các bước 2 ở trên.


S TRANG 57

Trong đề tài này các tag được tạo như hình

Bước 3: Add tag từ PC-Access sang WinCC Mở WinCC lên. Nhấp chuột phải vô Tag Management chọn Add new Drive


S TRANG 58

Sau đó hiện cửa sổ Add new drive, ta chon OPC.chn

nhấp phải vào OPC Group system Parameter


S TRANG 59

Chọn S7200 OPC.Server xong rồi nhấn nút Browse Server

cửa sổ S7 200.OPCServer xuất hiện Chọn như hình vẽ xong click vàoAdd Items

Vậy là ta đã làm xong phần Add tag từ PC-Access sang WinCC rồi.


S TRANG 60

CHƯƠNG 4:

TÌM HIỂU PHẦN MỀM WINCC 4.1. Giới thiệu về WinCC: 4.1.1 Control Center trong hệ thống WinCC: - Control Center đặc trưng cho lớp cao nhất trong hệ thống Win CC. Tất cả các

moduls của toàn bộ hệ thống WinCC đều được bắt đầu từ đây. - Nội dung của Control Center gồm có:

+ Chức năng + Cấu trúc + Các editor chuẩn

- WinCC –là giao diện giữa người và máy móc trong thiết kế tự động : + WinCC là hệ thống trung tâm về công nghệ và kỹ thuật được dùng để điều

hành các nhiệm vụ của màn hình hiển thị và hệ thống điều khiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình. Hệ thống này cung cấp các modul chức năng thích ứng trong công nghiệp về: hiển thị hình ảnh, thông điệp, lưu trữ và báo cáo. Giao diện điều khiển mạnh, việc truy cập hình ảnh nhanh chóng, và chức năng lưu trữ an toàn của nó đảm bảo tính hữu dụng cao.

+ Ngoài các chức năng hệ thống, WinCC còn mở ra các giao diện cho các giải pháp của người sử dụng, những giao diện này khiến chúng có thể tích hợp WinCC vào các giải pháp tự động hóa phức tạp và toàn công ty. Việc xử lý dữ liệu lưu trữ được tích hợp bằng các giao diện chuẩn ODBC và SQL. Việc thêm vào các đối tượng và các tài liệu cũng được tích hợp bằng OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX). Các cơ chế này làm cho WinCC trở thành một bộ phận am hiểu và dễtruyền tải trong môi trường Windows.

+ WinCC dựa vào hệ điều hành 32 bit MS-Windows 95 hay MS-Windows NT. Cả hai đều có khả năng về thực hiện đa nhiệm vụ, đảm bảo phản ứng nhanh chóng với việc xử lý ngắt và độ an toàn chống lại sự mất dữ liệu bên trong ở mức độcao. Windows NT còn cung cấp các chức năng để tạo ra sự an toàn và phục vụ nhưmột nền tảng cho hoạt động của các servers trong hệ thống WinCC nhiều người sửdụng. Chính phần mềm WinCC cũng là ứng dụng 32 bit được phát triển với công nghệ phần mềm hướng đối tượng và hiện đại nhất.


S TRANG 61

4.1.2. Nội dung của Control Center: - Chức năng:

+ Control Center chứa tất cả các chức năng quản lý cho toàn hệ thống WinCC. Trong Control Center, ta có thể đặt cấu hình và khởi động module run-time.

- Nhiệm vụ của quản lý dữ liệu: + Quản lý dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các

hoạt động của quản lý dữ liệu đều chạy trên một background (nền). - Nhiệm vụ của Control Center:

+ Các nhiệm vụ chính của Control Center: o. Lập cấu hình hoàn chỉnh. o. Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình. o. Thích ứng việc ấn định, gọi, và lưu trữ các projects. o. Quản lý các projects.

o. Có khả năng nối mạng các chức năng soạn thảo cho nhiều người sửdụng trong một project.

o. Quản lý phiên bản. o. Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình. o. Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/ cấu trúc hệ thống. o. Thiết lập việc cài đặt toàn cục. o. Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. o. Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. o. Phản hồi tài liệu.

o. Báo cáo trạng thái hệ thống. o. Thiết lập hệ thống đích. o. Chuyển giữa run-timer và cấu hình. o. Kiểm tra chế độ/ mô phỏng/ trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu,

bao gồm dịch hình vẽ, mô phỏng tag, hiển thị trạng thái, và tạo thông điệp.

- Cấu trúc: + Control Center có các cấu trúc như sau:

+ Control Center o. Tìm hiểu WinCC trong Control Center. o. Giao diện đồ họa cho cấu hình dưới môi trường Windows 95 và

Windows NT. o. Quản lý dữ liệu.


S TRANG 62

o. Cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. o. Truyền dữ liệu mà quản lý dữ liệu đã nhận từ các hệ thống tự động.

+ Các module chức năng: o. Hệ thống đồ họa (Graphic Designer) →Hiển thị và kết nối quá trình bằng đồ thị.

o.Viết chương trình cho các thao tác (Global Scrips) →Tạo một dự án động cho các yêu cầu đặc biệt.

o. Hệ thống thông báo (Alarm Logging) →Xuất các thông báo và hồi đáp.

o. Lưu trữ và soạn thảo các giá trị đo lường (Tag Logging) →Soạn thảo các giá trị đo lường và lưu giữ chúng trong thời gian dài. → Soạn thảo dữ liệu hướng người sử dụng và lưu giữ chúng trong thời

gian dài. o. Hệ thống báo cáo (Report Designer) →Báo cáo trạng thái hệ thống.

- Phản hồi tài liệu: + Đối với Control Center, việc in ra một hệ thống định sẵn có trong Report

Designer để phản hồi tài liệu. Tất cả các máy tính , tags, và các kết nối đã được định hình đều được in ra bằng “print job” hay hiển thị trên màn hình.

+ Các kiểu dữ liệu dự án được xuất ra bằng cách phản hồi tài liệu: o. Máy tính: tên và kiểu máy tính (Server hay Client). o. Tag management: tên tag, kiểu dữ liệu, kết nối , kênh. o. Kết nối: kết nối, đơn vị và tham số.

4.1.3 Soạn thảo: - Editor dùng để soạn thảo và điều khiển một project hoàn chỉnh. Các bộ soạn thảo

trong Control Center:

Chương trình soạn thảo Giải thích

Alarm Logging (Báo động)

Nhận các thông báo từ các quá trình đểchuẩn bị, hiển thị, hồi đáp, và lưu trữcác thông báo này.

User Administrator (Quản lý người dùng)

Việc điều khiển truy nhập sự cho phép cho các nhóm và người sử dụng.

Text Library (Thư viện văn bản)

Chứa các văn bản tuỳ thuộc ngôn ngữdo ta tạo ra.

Report Designer (Báo cáo) Cung cấp hệ thống báo cáo được tích


S TRANG 63

hợp mà ta có thể sử dụng để báo cáo dữ liệu, các giá trị quá trình hiện hành và đã lưu trữ, các thông báo hiện hành và đã lưu trữ, hệ thống tài liệu của chính người sử dụng.

Global Scripts (Viết chương trình)

Cho phép ta tạo các dự án động tùy thuộc vào từng yêu cầu đặc biệt. Bộsoạn thảo này cho phép ta tạo các hàm C và các thao tác có thể được sử dụng trong một hay nhiều projects tùy theo kiểu của chúng.

Tag Logging Xử lý các giá trị đo lường và lưu trữchúng trong thời gian dài.

Graphics Designer (Thiết kế đồ họa)

Cung cấp các màn hình hiển thị và kết nối đến các quá trình.

4.1.4. Các bước để tạo một Project trong WinCC: - Khởi động WinCC. - Tạo một Project mới

- Cài đặt Driver kết nối PLC - Định nghĩa các Tag sử dụng - Tạo một giao diện người dùng - Cài đặt thông số cho WinCC Runtime - Chạy chương trình (Activate) - Có thể dùng chương trình WinCC Variable Simulator để mô phỏng hoạt động

của các Tag. 4.1.5. Trình tự tạo một Project: - Khởi động WinCC:

+ Nhấn nút Start -> Simatic -> WinCC -> Windows Control Center


S TRANG 64

- Tạo một Project: + Chọn Single_User Project:

+ Gõ tên Project vào project name:


S TRANG 65

+ Màn hình WinCCExplorer xuất hiện:

- Cài đặt Driver kết nối với PLC: + Nhấp chuột phải vào Tag Management -> Chọn Add New Driver:


S TRANG 66

- Tạo Tag cho chương trình: Vì trong đề tài có sử dụng PC-Access nên việc tạo Tag đã được trình bày trong phần tạo Tag trong PC-Access. Ta chỉ cần Add tất cả các Tag từ PC-Access qua WinCC là xong.

- Tạo một Graphic mới Nhấp chuột phải Graphic Design New picture sau đó chọn Rename để đổi tên

+ Màn hình soạn thảo của Graphics Designer:


S TRANG 67

Chọn Standard kéo và thả Button ra màn hình thiết kế

+ Nhập tên cần sữ dụng ở ô TEXT, cài đặt cho nút nhấn, nhấn OK sẽ kết thúc thiết lập.


S TRANG 68

+ Ta tạo được nút nhấn START:

+ Thực hiện kết nối TAG: Double Click vào nút START, chọn Events, click vào Mouse, chọn như hình vẽ


S TRANG 69

+ Xuất hiện hộp thoại Edit Action: Nhấp chọn đường dẫn Internal Function Tag Set rồi Double Click vào Set TagBit.


S TRANG 70

+ Xuất hiện hộp thoại Assigning Parameters:

Double click vào Tag_Name Chọn Tag selection, sau đó chọn tag muốn cài đặt


S TRANG 71

Chọn value là 1 nếu nút nhấn được nhấn

+Tạo các nút nhấn khác thực hiên tương tự như trên. - Tạo ĐÈN cho hệ thống:

Trong Object Palette Standard Object Circle


S TRANG 72

Double click vào Circle ta sẽ có được 1 vòng tròn trên màn hình thiết kế

Tạo hiệu ứng đổi màu cho đèn Double click vào đèn hộp thoại Object properties xuất hiện Trong mục properties Chọn như hình vẽ


S TRANG 73

Chọn Tag cần gán cho đèn như hình trên là xong phần hiển thị đèn

4.2 Cách lập trình WinCC: - Khái niệm:

+ Nhìn chung WinCC cung cấp cho chúng ta ba giải pháp để thiết lập cấu hình:

0. Sử dụng những công cụ chuẩn của WinCC 0. Sử dụng những ứng dụng Windows có sẵn với WinCC thông qua 0. DDE, OLE, ODBC, và ActiveX 0. Sử dụng Visual C++ hoặc Visual basic để tự phát triển các ứng dụng

- WinCC là hệ thống HMI (giao diện người-máy) cho những cấu hình hiệu quảthực thi nhất. Mặc khác nó là nền tảng cho hệ thống mở vô tận. Tính năng module và linh hoạt của WinCC đưa cho chúng ta những khả năng mới hoàn toàn cho những thiết kế và thi hành nhiệm vụ, thao tác một cách tự động.

- Cấu trúc module của WinCC: + WinCC cung cấp các module hệ thống cho việc tạo giao diện đồ hoạ, ghi

nhận thông điệp, thu nhận và lưu trữ dữ liệu xử lý(process data) cũng như tích hợp các thủ tục ứng dụng do người định nghĩa. Chúng cũng có thể tích hợp các module của chính mình


S TRANG 74

- Giao diện của WinCC: + Tính mở của WinCC + WinCC hoàn toàn mở tới bất kỳ phụ kiện để mở rộng (add-on) nào của

người sử dụng (user). Tính mở rộng này được hoàn toàn thông qua cấu trúc của WinCC và giao diện lập trình mạnh. Hình sau minh hoạ những khả năng kết nối nhiều ứng dụng

Tính mở của WinCC


S TRANG 75

+ Tích hợp những ứng dụng bên ngoài vào trong WinCC 0. WinCC cho ta những lựa chọn để tích hợp các ứng dụng và module khác

vào trong giao diện điều khiển xử lý quá trình.

Tích hợp các ứng dụng + Sự bảo trì lưu trữ dữ liệu

Trong biểu đồ sau, WinCC tạo ra toàn bộ phần ở giữa. Sơ đồ cho thấy hệcơ sở dữ liệu chuẩn Sybase SQL Anywhere phụ thuộc vào WinCC. Hệ cơ sở dữ liệu này được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cấu hình huớng liệt kê danh sách (như danh sách tag, bảng thông điệp), cũng như dữ liệu sử lý tức thời (như: những thông điệp, giá trị đo, bản ghi dữ liệu người dùng. Hệ cơ sở dữ liệu có tính server. WinCC có thể truy cập tới cơ sở dữ liệu thông qua ODBE hoặc giao diện lập trình mở (C-API) như client.

Quản lý dữ liệu trong WinCC


S TRANG 76

+ Những chương trình khác, tất nhiên, cũng làm tương tự. Điều này cho bản biểu Windows hoặc một hệ cơ sở dữ liệu Windows trực tiếp truy cập vào cơ sở dữliệu WinCC bất chấp ứng dụng nào đang được thực thi hay trên trạm được nối mạng. Với sự trợ giúp của database query language SQL và công cụ kết nối thích hợp (như: cầu nối ODBC), những client khác (như: UNIX based databases nhưOracle, Informix, Ingres) có thể truy cập tới cơ sở dữ liệu của WinCC. Điều này cũng làm truy cập qua lại của chúng. Không gì phải đứng trong cách tích hợp của WinCC vào trong xử lý hoặc trong công ty diện rộng.

4.3 Cấu hình truyền thông: - Trình quản lý dữ liệu (data manager):

+ WinCC data manager quản lý dữ liệu (database). Người sử dụng không thấy được quá trình quản lý dữ liệu này. Tình quản lý dữ liệu làm việc với dữ liệu dươc sinh ra từ WinCC project và được cất trong dữ liệu project. Nó quản lý các WinccTag trong lúc chạy chương trình. Tất cả các ứng dụng của WinCC phải yêu cầu dữ liệu trình quản lý dữ liệu ở dạng các WinCCTag các ứng dụng này bao gồm: Graphics Runtime, Alam Logging Runtime

- Trình điều khiển truyền thông (communication driver): + Để WinCC truyền thông với các kiểu PLC khác, người ta sử dụng các

trình điều khiển truyền thông. Chúng nối trình quản lý dữ liệu với các PLC Trình điều khiển truyền thông gồm C++.DLL ,mà truyền thông giao tiếp của trình quản lý dữ liệu được gọi là kênh APL trình điều khiển cung cấp các giá trị quá trình cho WinCCTag

+ Các chương trình điều khiển truyền thông là các phần tin có phần tên mởrộng là .chm. Các quá trình điều khiển truyền được cài trong máy tính có thể tìm thấy trong các thư mục con “Bin” trong thư mục cài đặt WinCC.

+ Sau khi đã thêm một trình điểu khiển truyền thông vào Wincc project, nó sẽ liệt kê trong WinCC explorer như một sub-entry kế internal tag dưới tag managerment. - Cấu trúc truyền thông:

+ Wincc manager quản lý các Wincctag khi thực thi nhiều ứng dụng Wincc khác nhau yêu cầu các giá trị từ data manager

+ Công việc của data manager là nhận các giá trị tag yêu cầu từ quá trình nó thực hiện công việc này quá trình điều khiển truyền thông đã được tích hợp trong Wincc project trình điều khiển truyền thông tạo nên giao tiếp giữa Wincc và quá trình bằng cách sử dụng các đơn vị kênh của nó .trong phần lớn các trường hợp, kết nối dựa trên hardware đến quá trình cài đặt CP. Trình điều khiển truyền thông Winc


S TRANG 77

sử dụng các CP để gửi các thông điệp đến PLC tiếp theo CP gửi các giá trị quá trình được yêu cầu trong các thông điệp trả lời tương ứng về lại WinCC.

+ WinCC Data Manager quản lí các WinCC Tag khi thực thi, nhiều ứng dụng WinCC khác nhau yêu cầu các giá trị Tag từ Data Manager.

+ Công việc của Data Manager là nhận các giá trị Tag yêu cầu từ quá trình. Nó thực hiện điều này qua trình điều khiển truyền thông đã được tích hợp trong Win Project. Trình điều khiển truyền thông tạo nên giao tiếp giữa WinCC và quá trình bằng cách sử dụng các đơn vị kênh của nó. Trong phần lớn các trường hợp, kết nối dựa trên Hardware đến quá trình cài đặt bằng cách sử dụng một CP. Trình điều khiển truyền thông sử dụng một CP để gửi các thông điệp yêu cầu đến PLC, tiếp theo CP gửi các giá trị quá trình được yêu cầu trong các thông điệp trả lời tương ứng về lại WinCC. - Đơn vị kênh(channel unit):

+ Cổng vào Communication Driver trong Tag Managerment chứa ít nhất một Sub_entry. Sub_entry của Communication Driver này được gọi là đơn vị kênh. Mỗi đơn vị kênh tạo nên giao tiếp với chính xác một bộ lái Hardware và như vậy với Module truyền thông của PC. Người ta phải định nghĩa đơn vị kênh. + Module truyền thông này được gán trong hộp đối thoại System Parameters. Hộp này được mở bằng cách Click chuột phải vào đơn vị kênh tương ứng và chọn System Parameters từ menu hiện lên.

+ Sự xuất hiện của hộp đối thoại phụ thuộc vào trình điều khiển truyền thông được chọn.

+ Hộp này được mở bằng cách click chuột phải váo đơn vị kênh tương ứng và chọn system từ menu hiện lên:


S TRANG 78

Mở system Parameters + Sự suất hiện của hộp đối thoại phụ thuộc vào tình điều khiển truyền thông

được chọn tuy nhiên có thể phải thêm các thông số truyền thông.


S TRANG 79

CHƯƠNG 5:

GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN 5.1 Giới thiệu Biến tần Danfoss:

Dùng điều khiển một bộ cửa cuốn gara, một barrie, một bảng quảng cáo chuyển động linh hoạt, một hệ thống máy bơm hay quạt gió, sử dụng nguồn điện có sẵn 220V một pha, hay 3 pha 220V, 3 pha 380V.

Điện áp vào 1 pha và 3 pha 220V – 240V Công suất ngõ ra HP: 0.5

Kw: 0.4 Tần số ngõ vào 47 – 63 Hz Tần số ngõ ra 0 – 650 Hz Hệ số công suất 0.95 Khả năng quá dòng Quá dòng 1.5x dòng định mức Dòng điện khởi động Thấp hơn dòng điện vào định mức Torque Rating (kgf – cm ) 14 Phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f, bình phương V/f, đa

điểm V/f. Đầu vào số 5 đầu vào số Đầu vào tương tự 1 đầu vào tương tự (4-20mA, 0-10V) Đầu ra Rơle 3 đầu ra Đầu ra tương tự 1, tầm điện áp 0 – 10V Cổng giao tiếp nối tiếp RS 485, vận hành với USS Protocol Hãm Hãm DC, hãm tổ hợp Các chức năng bảo vệ thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất,

ngắn mạch, chống kẹt, quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần.


S TRANG 80

5.2 Hình ảnh của Biến tần Danfoss:

5.3 Sơ đồ đấu nối Terminal điều khiển:


S TRANG 81

Sơ đồ đấu nối mạch điện:


S TRANG 82

Các nút nhấn trên Biến tần:

Bảng điều khiển / Nút nhấn

Hàm Chức năng

Chế độ hiển thị

Nhấn nút Mode để hiển thị các trạng thái như : tần số chuẩn, tần số ngõ ra, dòng điện ngõ ra và chọn chế độ cài đặt.

Truy nhập

Nhấn nút này để truy nhập dữ liệu và giá trịđược lưu trữ trong bộnhớ của Biến tần

Khởi động

Nhấn nút Run để khởi động Biến tần. Phím này không có tác dụng khi Biến tần được điều khiển bằng thiết bị bên ngoài.

Dừng

Nhấn nút Stop để dừng Biến tần. Nếu Biến tần dừng vì có lỗi sự cố, trước tiên hãy sửa lỗi, sau đó nhấn nút này đểkhởi động lại Biến tần. Nút này không có tác dụng khi Biến tần được điều khiển bởi thiết bịbên ngoài.

Up / Down

Nhấn nút Up/Down đểcài đặt tăng giảm giá trị. Khi nhấn nút này 1 lần thì giá trị sẽ thay đổi 1 đơn vị, nhấn và giữ nút này thì giá trị sẽ tự động tăng hay giảm 1 cách linh hoạt.


S TRANG 83

5.4 Chú thích về các đèn báo LED:

Hiển thị đèn màu xanh khi nhấn RUN

Hiển thị đèn màu xanh khi nhấn STOP

Hiển thị đèn màu xanh trong suốt quá trình hoạt động theo chiều thuận. Hiển thị đèn màu xanh trong suốt quá trình hoạt động theo chiều nghịch.

5.5 Bảng thông số cài đặt cho Biến tần:


S TRANG 84


S TRANG 85


S TRANG 86


S TRANG 87


S TRANG 88


S TRANG 89


S TRANG 90


S TRANG 91

CHƯƠNG 6:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BƠM CẤP NƯỚC

6.1 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN 6.1.1 CPU 224 AC-DC-Relay của PLC Siemens S7-200

Trong mô hình này CPU 224 được lập trình để điều khiển các thiết bị : Valve solenoid, động cơ trộn, cảm biến.

6.1.2 Module Analog EM 235 của PLC Siemens S7-200 Module Analog EM 235 dùng để nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất chuyển

đổi tín hiệu đưa về PLC để xử lý.

6.1.3 Giới thiệu về cảm biến áp suất: Nguồn cấp: 11 – 28VDC/5A Ngõ ra dòng: 4 – 20 mA Vùng hoạt động: 0 – 3.5 Bar Loại cảm biến 2 dây


S TRANG 92

6.1.4 Giới thiệu về đồng hồ áp lực nước: Tầm đo áp lực nước: 0 – 10 Bar

0 – 140 PSI

6.1.5 Van 1 chiều: Van có tác dụng chỉ cho nước chảy theo một chiều

6.1.6 Relay: Relay có 8 chân Nguồn cung cấp: 0 – 30 VDC Tiếp điểm thường đóng: 2 Tiếp điểm thường mở: 2

Relay trung gian là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động. Đây là một loại relay điện áp, nguyên lý hoạt động tương tự như contactor. Nhưng điểm khác biệt giữa contactor và relay trung gian như sau :

Relay trung gian chỉ có một loại tiếp điểm cho các dòng điện có cường độnhỏ đi qua, không có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ.


S TRANG 93

Nhằm bảo vệ cho CPU tránh những rủi ro làm hư hỏng PLC, nên tránh cấp nguồn trực tiếp vào các tiếp điểm của PLC, vì thế phải dùng relay trung gian đểđóng cắt các tiếp điểm.

Thông số kỹ thuật: Loại 2 tiếp điểm thường đóng 2 tiếp điểm thường hở. Điện áp cuộn dây : 24 VDC /5A Cường độ dòng điện định mức : 5A / 28 VDC hoặc 220 VAC

Trong relay trung gian cũng có những tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường mở nhưng không có bộ phận dập hồ quang điện .

6.1.7 Máy bơm: Một máy bơm 3 pha 220V Hai máy bơm 1 pha 220V


S TRANG 94

6.2 SƠ ĐỒ ĐIỆN


S TRANG 95

QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

Thiết bị nhập : là các nút nhấn trên bảng điều khiển tại giao diện người sửdụng. PLC : có nhiệm vụ xử lý thông tin từ thiết bị nhập. Các lệnh bị chấp hành : có nhiệm vụ thực thi các lệnh của PLC phát ra.

6.3 QUY ĐỊNH NGÕ RA NGÕ VÀO:

Địa chỉ Kí hiệu Chức năng I0.0 Nút Start Mở nguồn cho hệ thống I0.1 Nút Stop Tắt nguồn hệ thống Q0.0 Chạy Pump_1 Pump_1 khởi động

Q0.1 Đèn Stop đèn báo hệ thống dừng hoạt động

Q0.2 Chạy Pump_2 Pump_2 khởi động Q0.3 Đèn alarm đèn báo hệ thống bị lỗi

Q0.4 Đèn Start đèn báo hệ thống hoạt động

Q0.5 Chạy Pump_3 Pump_3 khởi động

GIAO DIỆN MÁY TÍNH

PLC XỬ LÝ PHẦN TỬCHẤP HÀNH


S TRANG 96

6.4 Hình ảnh của mô hình


S TRANG 97

6.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN :

DANH SÁCH TAG TAG NAME ADDRESS DATA TYPE

ALARM M0.3 BOOL AP_SUAT_NUOC VD10 DIN

CB_APSUAT M1.0 BOOL DEN_ALARM Q0.3 BOOL DEN_LOCAL M0.5 BOOL

DEN_REMOTE M0.4 BOOL DEN_START Q0.0 BOOL DEN_STOP Q0.1 BOOL

NUT_LOCAL M0.7 BOOL NUT_REMOTE M0.6 BOOL

PHAO M1.4 REAL PUMP1_WINCC M1.1 BOOL PUMP2_WINCC M1.2 BOOL PUMP3_WINCC M1.3 BOOL


S TRANG 98

PUMP_3 Q0.2 BOOL START_PLC I0.0 BOOL

START_WINCC M0.0 BOOL STOP_PLC I0.1 BOOL

STOP_WINCC M0.1 BOOL TAM M0.2 BOOL

VAN_1 M2.0 BOOL VAN_2 M2.1 BOOL VAN_3 M2.2 BOOL

GIAO DIỆN WINCC:

Trang này giới thiệu về đề tài. Giới thiệu về các trang đã thiết kế khi nhấn các nút ở trên.


S TRANG 99

Giao diện này cho thấy hệ thống bơm nước đang hoạt động, máy bơm nào được khởi động và máy bơm nào dang dừng, khi máy bơm hoạt động sẽ hiện màu xanh lá cây. Cảm biến đổi màu khi đọc tín hiệu analog về PLC. Có thể nhân vào hàng nút trên cùng để quan sát khâu nước thải hay bảng thông báo…

Giao diện nước thải sau khi được đưa vào bồn chứa, máy bơm này sẽ làm nhiệm vụ bơm nước này vào bể chứa để tạo tuần hoàn cho hệ thống mô hình


S TRANG 100

Giao diện bảng trạng thái quan sát tín hiệu áp suất hệ thống, cập nhật ngày tháng và số liệu của hệ thống. Có thể nhấn nút Excel để xem trên nền Microsoft Excel

Giao diện thông báo trạng thái hoạt động, thông báo lỗi hay sự cố của hệthống, ngày giờ xảy ra sự cố được lưu lại trong bảng thông báo này.


S TRANG 101

Giao diện bảng điều khiển để quan sát tổng quát hoạt động của máy bơm, van và cảm biến. Tất cả sẽ hiển thị bằng đèn

6.6 CÁC THÔNG SỐ SỬ DỤNG CHO BIẾN TẦN: P00 : d01 //Cài đặt ngõ vào là áp 0 -10 VDC P01: d01 //điều khiển bởi thiết bị bên ngoài, nút Stop trên biên tần có xài P03: d60 //tần số ra lớn nhất P04: d60 //tần số định mực của động cơ P05: d220 //điện áp cấp cho động cơ P10: d10 //thời gian tăng tốc động cơ P11: d10 // thời gian giảm tốc động cơ P38: d01 //đầu vào số M0 điều khiển Start/Stop

6.6.1 Điều khiển biến tần bằng Wicc: Trong wincc ta tạo 1 nút nhấn Start, tag là M0.0, khi nhấn nút Start thì Set ngõ

ra Q0.0 trên PLC. Ngõ ra Q0.0 này để kích đóng RELAY, khi RELAY đóng thì tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại nối mạch 2 tiếp điểm là GND và M0 trên biến tần. Lúc này Biến tần sẽ được khởi động theo thông số cài đặt ở trên.

Muốn tắt biến tần thì chỉ việc Reset ngõ ra Q0.0 thì biến tần sẽ dừng hoạt động.


S TRANG 102

• Sơ đồ đấu nối terminal điều khiển Start biến tần

6.6.2 Điều khiển biến tần theo ngõ vào analog: Sau khi đưa dây tín hiệu từ cảm biến áp suất về ngõ vào EM235, viết chương

trình điều khiển PID để xuất tín hiệu ra ngõ ra EM235 là AQW0 để điều khiển biến tần.

EM235 xuất giá trị từ 0 – 10 VDC được đưa vào ngõ vào analog của biến tần, 2 ngõ vào này là AVI và GND tương úng từ 0 – 10 VDC.

6.6.3 Sơ đồ đấu nối bơm 3 pha vào biến tần:

6.7 XỬ LÝ PID:

R U S V T W

M 220VAC


S TRANG 103

Offset Field Format Type Description

VD100 Giá trị đặt

(PV) DW – REAL IN

Chứa giá trịđặt, giá trị này phải nằm trong khoảng 0 - 1

VD104 Giá trị

Setpoint (SPn) DW – REAL IN

Chứa giá trịSetpoint, giá trị này phải nằm trong khoảng 0 - 1

VD108 Ngõ ra (Mn) DW – REAL IN/OUT

Xuất giá trịsau khi đã tính toán, giá trịnày phải nằm trong khoảng 0 - 1

VD112 Độ khuếch đại

(Kc) DW – REAL IN

Chứa giá trịkhuếch đại, nó là hằng số có thể dương hoặc âm.

VD116 Thời gian lấy

mẫu ( Ts ) DW – REAL IN

Thời gian lấy mẫu, được tính bằng giây, phải là sốdương

VD120 Thời gian Tích

phân hay Reset ( Ti )

DW – REAL IN

Thời gian tích phân, tính bằng phút, phải là sốdương

VD124 Thời gian vi phân ( Td )

DW – REAL IN Thời gian vi phân, tính bằng phút,


S TRANG 104

phải là sốdương

VD128 Sai số ( MX ) DW – REAL IN/OUT

Độ sai số hay tổng các giá trịtích phân cận 0 - 1

VD132 Biến hồi tiếp

(PVn-1 ) DW – REAL IN/OUT

Giá trị hồi tiếp chứa trong bộ PID

Để thiết lập các thông số cho bộ PID khi chương trình hoạt động thì vòng quét đầu tiên ta thiết lập bit SM0.1 để cho phép quét vòng đầu tiên của chương trình, khi đó chương trình sẽ gọi chương trình con ra và bắt đầu chạy PID như hình sau đây:

Network trên nằm trong phần Main của chương trình, lúc này chương trình con sẽđược gọi ra và thực hiện như hình dưới đây:


S TRANG 105

//1 . Nhập giá trị setpoint vào VD104 //2. Nhập giá trị khuếch đại Kc vào VD112


S TRANG 106

//3. Thiết lập thời gian lấy mẫu Ts //4. Thiết lập thời gian tích phân Ti //5. Không thiết lập thời gian vi phân //6. Thời gian ngắt Timer0 là 100ms // Cho phép ngắt Timer0 //7. Gọi ngắt Timer0 và cho phép ngắt timer //8. Thực hiện ngắt Timer. Cứ 100ms thì chương trình sẽ tự động nhảy vào thực hiện chương

trình ngắt Timer0, khi ngắt Timer0 xảy ra thì chương trình khác sẽ dừng và PLC chỉthực hiện công việc được lập trình trong ngắt Timer, sau khi đã thực hiện xong chương trình ngắt thì sẽ quay trở lại nơi mà bị dừng khi xảy ra ngắt.

Trong đề tài này thì chương trình ngắt sẽ thực hiện công việc là đọc tín hiệu analog từ cảm biến áp suất với đầu ra dòng 4 -20mA. Module EM 235 sẽđọc tín hiệu analog này và ta có thể quan sát thông qua vùng nhớ AIW0. Vì PLC chỉxử lý trên số thực nên AIW0 sẽ được chuyển sang số thực để thực hiện các phép tính, cũng như scale về giá trị từ 0 – 1 để đưa vô giá trị đặt PV (VD100).

Sau đây là chương trình ngắt Timer0 sử dụng trong đề tài này:

// Scale giá trị đặt thành số thực. //1. Biến đổi I thành DI //2. Biến đổi số DI thành số thực Real.


S TRANG 107

//3. Scale giá trị về tầm 0 – 1. //4. Lưu vào giá trị đặt PV ( VD100)

// Cài đặt vòng lặp cho PID khi bộ này khởi động.

// Khối trên là để Scale giá trị ngõ ra Mn thành số nguyên ( I ) Giá trị ngõ ra này phải là đơn cực và không là số âm. //1. Ngõ ra được đưa vào bộ cộng //2. Scale giá trị này //3. Biến đổi số thực thành số DI //4. Biến đổi số DI thành I //5. Xuất số nguyên ( I ) ra AQW0 để điều khiển biến tần AQW0 có giá trị từ 0 -10 Vdc.

Kết luận: Điều khiển PID cho Biến tần để ổn định áp suất đặt, bộ PID sẽ điều khiển tín hiệu ngõ ra bám sát tín hiệu setpoint vì thế mà ta có được sự chính xác trong các bài toán điều khiển tự động. Tuy nhiên, trong đề tài này thì các giá trị Kc,


S TRANG 108

Kp, Ki… có được là dò 1 cách thủ công, tức là ta tăng giảm các giá trị sao cho độvọt lố, thời gian xác lập nhỏ nhất là được.

6.8 Ngắt và xử lý ngắt:

Nguyên tắc cơ bản của 1 chế độ ngắt cũng giống như việc gọi 1 chương trình con, sự khác nhau ở đây là chương trình con được gọi một cách chủ động bằng lệnh CALL, còn xử lý ngắt được gọi bị động bằng tín hiệu báo ngắt, hệ thống sẽ tổ chức gọi và thực hiện chương trình con tương ứng vời tín hiệu báo ngắt đó, hay nói cách khác hệ thống sẽ tổ chức xử lý tín hiệu báo ngắt đó. Chương trình con này gọi là chương trình xử lý ngắt.

Trong CPU 214 có các kiểu tín hiệu báo ngắt sau đây: 1. Tám ngắt vào/ra theo sườn lên và sườn xuống của các cổng I0.0÷I0.3

4 Hai ngắt thời gian 5 Hai ngắt truyền thông nối tiếp ( nhận và truyền).

6 Bảy ngắt bộ đếm tốc độ cao (CV=PV trên HSC0 và thay đổi hướng, xóa ngoài, và CV=PV trên HSC1 và HSC2). 7 Hai ngắt đầu ra truyền xung là PTO0 và PTO1.


S TRANG 109

Các kiểu tín hiệu báo ngắt khác nhau của CPU 214 được trình bày trong bảng sau. Những tín hiệu báo ngắt nào cũng có trong CPU 212

Bảng sự kiện ngắt:

Sự kiện Diễn giải CPU 221 CPU 222

CPU 224

0 I0.0 Xung cạnh lên Có Có 1 I0.0 Xung cạnh xuống. Có Có 2 I0.1 Xung cạnh lên Có Có 3 I0.1 Xung cạnh xuống. Có Có 4 I0.2 Xung cạnh lên Có Có 5 I0.2 Xung cạnh xuống. Có Có 6 I0.3 Xung cạnh lên Có Có 7 I0.3 Xung cạnh xuống. Có Có 8 Port 0 Nhận ký tự Có Có

9 Port 0 Truyền thành công. Có Có

10 Ngắt Timer 0 SMB34 Có Có 11 Ngắt Timer 1 SMB34 Có Có

Còn 1 số ngắt nữa chưa được khai báo ở đây. Trong đề tài này chỉ sử dụng duy nhất một ngắt là ngắt Timer0.

Tín hiệu báo ngắt theo thời gian được phát ra đều đặn theo chu kỳ thời gian. Chu kỳ phát tín hiệu báo ngắt theo thời gian là 1 số nguyên trong khoảng 5ms-255ms và được xác định bởi giá trị của SMB34, cho tín hiệu báo ngắt thời gian 0, và của SMB35 cho tín hiệu báo ngắt thời gian 1.

Một tín hiệu báo ngắt theo thời gian được kích đúng tại thời điểm nó được khai báo bằng lệnh ATCH. Cũng tại thời điểm đó chu kỳ phát tín hiệu báo ngắt bắt đầu với chu kỳ phát được quy định trong SMB34 hoặc trong SMB35. Mọi sự thay đổi về sau của nội dung hai ô nhớ đặc biệt này không ảnh hưởng tới chu kỳ phát đã khai báo. Muốn thay đổi lại chu kỳ phát tín hiệu báo ngắt, bắt buộc phải khai báo bằng lệnh ATCH.


S TRANG 110

6.9 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: Chương trình Main:

N

START

Gọi chương trình con

PUMP_1 ON (Biến tần)

DELAY 3S

Y

N

Y VD100=VD104

PUMP_2 ON PUMP_1 OFF

VD100<VD104

VD108 =1

VD100=VD104


S TRANG 111

Chương trình con:

CÀI ĐĂT BỘ PID VD104=Setpoint

Gọi ngắt Timer0

Xuất giá trị ra VD108 Scale VD108 xuất ra BT

Đọc tín hiệu từ AIW0 lưu vào

VD100

Scale về 0 -1 đưa vào bộ PID


S TRANG 112

6.10 LẬP TRÌNH PLC: CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH


S TRANG 113


S TRANG 114


S TRANG 115

CHƯƠNG TRÌNH CON


S TRANG 116

CHƯƠNG TRÌNH NGẮT TIMER0


S TRANG 117


S TRANG 118


S TRANG 119

CHƯƠNG 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tự động hoá với SIMATIC S7 – 200 (Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh)

Tự động hoá trong công nghiệp với WinCC (TS. Trần Thu Hà – KS Phạm Quang Huy)

Hồ Viết Bình, Tự động hóa quá trình sản xuất , Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Tp.Hồ Chí Minh.

Và các tài liệu trên mạng Internet. Luận văn khóa trước.

nghien cuu su dung bien tan dieu khien toc do cac may bom nuoc va on dinh ap sua wqsn0...

Documents