Đồ án Hệ thống điều khiển lập trình

MỤC LỤC Nội dung Trang Lời nói đầu 1 Chương I: Tìm hiểu công nghệ bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực 2 1: Giới thiệu sơ đồ điều khiển máy ép thuỷ lực ………… 3 2: thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực ………. 4 Chương II: Giới thiệu bộ điều khiển PLC – S7-300 .................10 I: Cấu hình cứng …………………………………………...10 1: Cấu tạo của họ PLC – S7-300…………………………….10 2: Địa chỉ và gán địa chỉ …………………………………...11 II: Vùng đối tượng …………………………………… …... 13 1: Các vùng nhớ……………………… …………………… 13 2: Nhập các hằng số……………………….. ……………... 14 III: Các bộ phận của CPU và chế độ làm việc …………… 15 1: Các bộ phận của CPU ………………… 15 2: Chế độ làm việc 16 IV. Ngôn ngữ lập trình S7-300 …………………… 16 1.Phương pháp lập trình. …………………… 16 2.Lập trình một số lệnh cơ bản ……………… 16 2.1Nhóm lệnh logic……………………………………… 16 2.2 Nhóm lệnh thời gian………………………………… . 18 2.3 Nhóm lệnh đếm…………………………………… … .24 Chương III: Giới thiệu các thiết bị 1. Cảm biến áp suất ... ……………… . 27 2. Công tắc hành trình……………………………………… 27 3.Van thuỷ lực Chương IV: Thiết kế sơ đồ nguyên lí điều khiển hệ thống và sơ đồ đấu dây PLC 1Thiết kế sơ đồ nguyên lí ………………………………31 2: Gán địa chỉ vào ra …………………………………… 31 Chương V:Lập trình điều khiển công nghệ dưới dạng LAD và STL Chú thích các dòng lệnh ………………………………….. 35 Lời Nói Đầu Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, để từng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và trên thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội. Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế và thúc đẩy sự tăng trưởng của xã hội. Tự động hóa quá trình sản xuất là một yêu cầu cần thiết trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường . Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học mà cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính. Ngày càng có nhiều trang bị kỹ thuật mới được áp dụng cho quấ trình sản xuất. Một trong những áp dụng kỹ thuật mới đó là bộ điều khiển có thể lập trình PLC. Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC ( Programmable Logic Control ) được phát triển từ những năm 1968-1970. Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử,phải có trình độ cao. Ngày nay các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao .Thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng,chẳng hạn, cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ. Có rất nhiều PLC của các hãng sản xuất khác nhau, tuy nhiên ở đây em chỉ khảo sát PLC – S7-300 với bộ lệnh, cách thức lập trình và các chương trình ứng dụng của nó. Để nâng cao sự hiểu biết của mình về PLC – S7-300. Em đã thực hiện thiết kế chương trình cho bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực. Trong thời gian làm đồ án môn học em đã cố gắng để thu thập các tài liệu, những thông tin và các vấn đề có liên quan đến đồ án của mình. Qua quá trình làm đồ án em đã học hỏi thêm được nhiều kiến thức về môn học. Do thời gian và điều kiện còn hạn chế nên trong đồ án của mình em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn . Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Đo Lường & Điều Khiển Tự Động, và cô Bùi Mạnh Cường đã nhiệt tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này . Em xin Chân thành cảm ơn ! Thái nguyên ngày 18 tháng 12 năm 2010 Người thực hiện Lê Hữu Thành Chương I Giới thiệu sơ đồ điều khiển của máy ép thủy lực. Giới thiệu sơ đồ máy ép thủy lực. Hình 1.1: Sơ đồ bố trí van điều khiển cấp dầu cho 8 xilanh thuỷ lực Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ máy ép thủy lực trong đó: Các công tắc hành trình khống chế nâng/hạ bàn ép 9SQ1, 9SQ2, 9SQ3. Time relay: là thời gian duy trì ép Các áp kế để đo giới hạn áp suất trên và dưới 10SP1, 10SP2. Động cơ bơm dầu D 150KW(khởi động sao/tam giác ), 980r/min. Các van điện từ điều khiển đường cấp dầu cho xilanh: 10YV1, 10YV2-1, 10YV2-2, 10YV3, 10YV4, 10YV5, 10YV6, 10YV7, 10YV8, 10YV9, 10YV10. Nguồn cấp 24VDC.8 xi lanh thủy lực : Ø90/45×2 và Ø280 1.2Thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực Trên sơ đồ công nghệ các nét kẻ đậm hoặc chấm thể hiện trạng thái hoạt động của các thiết bị tương ứng,trục nằm ngang là thời gian t(s).trục đứng gồm 2 trục:trục S(cm) thể hiện hành trình máy ép đi lên/xuống là 30cm,Trục P(Mpa) thể hiện đường tăng/giảm áp suất ép,lớn nhất là 24Mpa(do kĩ sư công nghệ điều chỉnh). Máy ép hoạt đông như sau: Khởi động động cơ bơm dầu D và bấm công tắc hành trình S1 xong bàn ep sẵn sàng làm việc, đồng thời mở van YV9. Ban đầu bàn ép ở vị trí cao nhất (vị trí 0) làm đóng công tắc hành trình S1 Khi có tín hiệu hạ bàn ép xuống thì cấp điện cho cac van YV2 va YV5 dầu được đẩy vào 2 xi lanh Φ90/45 làm cho bàn ép được hạ xuống với tốc độ nhanh đến khi chạm S2 thì ngắt van YV2 đồng thời mở các van YV7,YV10 lúc này bàn ép được hạ xuống với tốc độ chậm,khi gặp hạn chế dưới S3 thì đóng van YV5 , YV9 đồng thời mở thêm các van YV4 cấp dầu vào 6 xi lanh Φ280 để tăng áp từ 0÷ 24Mpa đến khi áp suất bàn ép đạt 24Mpa(được xác định bằng cảm biến đo ap suất với ngưỡng trên là SP1 =24Mpa ngưỡng dưới là SP2~0Mpa)thì ngắt các van YV7 và YV10 duy trí áp suất ép ổn định ở 24Mpa đồng thời khởi động rơ le thời gian(time relay)duy trì mặt bàn ép (thời gian ép do kĩ sư công nghệ đặt) Trong suốt quá trình ép nếu áp suất có suy giảm xuống tới giá trị tới hạn lower limit của SP1 thì mở 2 van YV10 và YV7 để bù áp,khi áp suất tăng đến giá trị tới hạn trên upper limit của SP1 thì lại ngắt YV10 và YV7 để ổn định áp suất ép Khi hết thời gian đặt của rơ le thời gian thì ngắt YV1,YV3,YV4,YV5,YV7,YV10, và mở van YV9 để giảm áp,khi áp suất giảm về 0 làm SP2 tác động,thì mở van YV10. Để trễ sau một khoảng thời gian thì bắt đầu mở các van YV6 để nâng bàn ép lên,thì lúc này S3 thôi tác động,khi đang nâng lên với tốc độ nhanh gặp công tắc hành trình S2 thì ngắt van YV9 đồng thời mở van YV7,YV8 làm bàn ép nâng lên với tốc độ chậm hơn khi gặp công tắc hành trình S1 thì ngắt các van YV6,YV8 mặt bàn ép ở vị trí 0 ban đầu,đồng thời mở vanYV9 kết thúc quá trình ép và chuẩn bị cho chu trình ép sau. Trong đồ án này em thiết kế điều khiển hệ thống bàn ép 1 cách tự động,tức là khi ép xong,bàn ép được nâng lên trở về vị trí ban đầu thì sau 1 khoảng thời gian để đưa chi tiết cần ép khác vào thì bàn ép sẽ tự động hạ xuống thực hiện quá trình ép tiếp theo. Chương II BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC - S7-300 I. CẤU HÌNH CỨNG. 1.Cấu tạo của họ PLC –S7- 300 PLC Step S7-300 thuộc họ Simatic do hãng Siemén sản xuất. Đây là loại PLC đa khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản (chỉ để xử lý) sau đó ghép thêm các module mở rộng về phía bên phải, có các module mở rộng tiêu chuẩn. Những module ngoài này bao gồm những đơn vị chức năng mà có thể tổ hợp lại cho phù hợp với những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể. 1. CÊu tróc phÇn cøng cña mét bé PLC : Bé ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC thùc chÊt lµ mét m¸y tÝnh chuyªn dông cã thÓ chia lµm 3 phÇn chÝnh: Bé xö lý, bé nhí, bé xuÊt, nhËp. Khối vi xử lý trung tâm và hệ điều hành Bộ nhớ chương trình Bộ đệm vào ra Timer Bộ đếm Bít cờ Bus của PLC Cổng ngắt và đếm tốc độ cao tèc ®é cao Cổng vào ra on board Quản lý ghép nối Đơn vị cơ bản của PLC S7- 300 như hình 7.1 Trong đó: 1.1.1Các đèn báo: + Đèn SF: báo lỗi CPU. + Đèn BAF: báo nguồn ắc qui. + Đèn DC 5v: báo nguồn 5v. + Đèn RUN: báo chế độ PLC đang làm việc. + Đèn STOP: báo PLC đang ớ chế độ dừng. Công tác chuyển đổi chế độ: + RUN-P: chế độ vừa chạy vừa sửa chương trình. + RUN: đưa PLC vào chế độ làm việc. + STOP: để PLC ở chế độ nghỉ. + MRES: vị trí chỉ định chế độ xóa chương trình trong CPU. Muốn xóa chương trình thì giữ nút bấm về vị trí MRES đẻ đèn STOP nhấp nháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả tay. Làm lại nhanh một lần nữa (không để ý đèn STOP) nếu đèn vàng nháy nhiều lần là xong, nếu không thì phải làm lại. Các kiểu module. Tùy theo quá trình tự động hóa đòi hỏi số lượng đầu vào và đầu ra ta phải lắp thêm bao nhiêu module mở rộng cũng như loại module cho phù hợp. Tối đa có thể gá thêm 32 module vào ra trên 4 panen(rãnh), trên mỗi panen ngoài module nguồn, CPU và module ghép nối còn gá được 8 các module về bên phải. Thường Step 7-300 sử dụng các module sau: + Module nguồn PS + Module ghép nối IM(Intefare Module): Vào số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh. Ra số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh. Vào, ra số: 8 kênh vào 8 kênh ra, 16 kênh vào 16 kênh ra. Vào tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh. Ra tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh. Vào, ra tương tự: :2 kênh vào 2 kênh ra, 4 kênh vào 4 kênh ra. + Module hàm (Function Module). Đếm tốc độ cao. Truyền thông CP 340, CP340-1, CP341. + Module điều khiển (Control Module): - Module điều khiển PID. - Module điều khiển Fuzzy. - Module điều khiển rô bot. - Module điều khiển động cơ bước. - Module điều khiển động cơ Servo. 2. Địa chỉ và gán địa chỉ Trong PLC các bộ phận cần gửi thông tin đến hoặc lấy thông tin đi đều phải có địa chỉ liên lạc. Địa chỉ là con số hoặc tổ hợp các con số đi theo sau chữ cái. Chữ cái chỉ loại địa chỉ, con số hoặc tổ hợp con số chỉ số hiệu địa chỉ. Trong PLC có những bộ phận dược gán địa chỉ đơn như bộ thời gian(T), bộ đếm (C)… chỉ cần một trong ba chữ cái đó kèm theo một số là đủ, ví dụ:T1, C32… Các địa chỉ đầu vào và đầu ra cùng với các module chức năng có cách gán địa chỉ giống nhau. Địa chỉ phụ thuộc vào vị trí gá của module trên Panen. Chỗ gá module trên panen gọi là khe(Slot), các khe đều có đánh số , khe số 1 là khe đầu tiên của và cứ thế tiếp tục. 2.1 Địa chỉ vào ra trên module số: Khi gá module số vào, ra lên một khe nào lập tức nó được mang địa chỉ byte của khe đó, mỗi khe có 4 byte địa chỉ Hình 7.2: Địa chỉ khe và kênh trên module số Đơn vị cơ bản 0.0 1.0 2.0 3.0 0.1 1.1 2.1 3.1 : : : : 0.7 1.7 2.7 3.7 Khe số : 1 2 3 4 5 ... 11 PS IM 28.0 29.0 30.0 31.0 28.1 29.1 30.1 31.1 : : : : 28.7 28.7 30.7 31.7 Byte số: 0¸3 4¸7 ... 28¸31 Rãnh IM Byte số: 32¸35 ... 60¸63 Rãnh 1 IM Byte số: 64¸ 67 ... 92¸95 Rãnh 2 IM Byte số: 96¸99 ... 124¸127 Rãnh 3 Trên mỗi module thì mỗi đầu vào, ra là một kênh, các kênh đều có địa chỉ bit là 0 đến 7. Địa chỉ của mỗi đầu vào, ra là số ghép của địa chỉ byte và địa chỉ kênh, địa chỉ byte đứng trước, địa chỉ kênh đứng sau, giữa hai số có dấu chấm. Khi các module gá trên khe thì địa chỉ được tính từ byte đến đầu khe, các đầu vào và ra của một khe có cùng địa chỉ. Địa chỉ byte và địa chỉ kênh như hình 7.2. Ví dụ: Module 2 đầu vào, 2 đầu ra số gá vào khe số5 rãnh 0 có địa chỉ là I4.0, I4.1 và Q4.0, Q4.1. Module số có thể được gá trên bất kỳ khe nào trên panen cuả PLC 2.2Địa chỉ vào ra trên module tương tự. Để diễn tả một giá trị tương tự ta phải cần nhiều bit. Trong PLC S7-300 người ta dùng 16 bit(một word) cho một kênh.Một khe có 8 kênh với địa chỉ đầu tiên là PIW256 hoặc PQW256(byte 256 và 257) cho đến PIW766 hoặc PQW766 như hình 7.3. Module tương tự có thể được gá vào bất kỳ khe nào tren panen của PLC. Ví dụ: Một module tương tự 2 vào, 1 ra gá vào khe số 6 rãnh 0 có địa chỉ là PIW288, PIW290, PQW288. Hinh 7.3: Địa chỉ của module tương tự Đơn vị cơ bản 256-257 258-259 ... 270-271 Khe số: 1 2 3 4 5 ... 11 PS IM 368-369 370-371 ... 382-383 Rãnh 0 283-284 ... IM ... 510-511 Rãnh 1 384-385 ... IM ... 638-639 Rãnh 2 640-641 ... IM ... 766-767 Rãnh 3 Chú ý: Các khe trống bao giờ cũng có trạng thái tín hiệu “0”. II.VÙNG ĐỐI TƯỢNG. Các vùng nhớ. Bảng 7.1 TT Tên tham số Diễn giải Vùng tham số 1 I Đầu vào bit 0.0 đến 65535.7 2 IB Đầu vào byte 0 đến 65535 3 IW Đầu vào từ 0 đến 65534 4 ID Đầu vào từ kép 0 đến 65532 5 Q Đầu ra bit 0.0 đến 65535.7 6 QB Đầu ra byte 0 đến 65535 7 QW Đầu ra từ 0 đến 65534 8 QD Đầu ra từ kép 0 đến 65532 9 M Nhớ nội dạng bit 0.0 đến 255.7 10 MB Nhớ nội dạng byte 0 đến 255 11 MW Nhớ nội dạng từ 0 đến 254 12 MD Nhớ nội dạng từ kép 0 đến 252 13 PIB Vùng đệm đầu vào dạng byte 0 đến 65535 14 PIW Vùng đệm đầu vào dạng từ 0 đến 65534 15 PID Vùng đệm đầu vào dạng từ kép. 0 đến 65532 16 PQB Vùng đệm đầu ra dạng byte 0 đến 65535 17 PQW Vùng đệm đầu ra dạng từ 0 đến 65534 18 PQD Vùng đệm đầu ra dạng từ kép 0 đến 65532 19 T Bộ thời gian 0 đến 255 20 C Bộ đếm 0 đến 255 21 DBX Khối dữ liệu kiểu BD dạng bit 0.0 đến 65535.7 22 DBB Khối dữ liệu kiểu BD dạng byte 0 đến 65535 23 DBW Khối dữ liệu kiểu BD dạng từ 0 đến 65534 24 DBD Khối dữ liệu kiểu BD dạng từ kép 0 đến 65532 25 DIX Khối dữ liệu kiểu BI dạng bit 0.0 đến 65535.7 26 DIB Khối dữ liệu kiểu BI dạng byte 0 đến 65535 27 DIW Khối dữ liệu kiểu BI dạng từ 0 đến 65534 28 DID Khối dữ liệu kiểu BI dạng từ kép 0 đến 65532 29 L Vùng dữ liệu tạm thời dạng bit 0.0 đến 65535.7 30 LB Vùng dữ liệu tạm thời dạng byte 0 đến 65535 31 LW Vùng dữ liệu tạm thời dạng từ 0 đến 65534 32 LD Vùng dữ liệu tạm thời dạng từ kép 0 đến 65532 2. Nhập các hằng số. Các hằng số được viết gồm phần đầu và tham số đi liền nhau ví dụ B#16#1A là số: (viết dạng byte thời gian được viết theo các kí hiệu: D(Date) ngày_H(hours) giờ_M(minuter) phút_S senconds) giay_MS( millisenconds) mili giây Ví dụ 2D_23H_10_M_50s_13MS là: (2 ngày, 23 giờ, 10 phút, 50 giây, 13 mili giây). Các kiểu viết hằng số được thể hiện trên bảng 7.1 Loại Bit Cơ sô Phần đầu Phạm vi tham số Byte 8 16 B#16#... , cơ số 16, giá trị là 1A tương ứng cơ số thập phân là 26). Các hằng số về 0 đến FF Từ 16 2 16 BCD 10 không dấu 2#... W#16#... C# B#... (0,0) đến (255,255) Từ kép 32 2 16 10 không dấu 2#... DW#16#... B#... 0 đến 1111_1111_1111_1111_ 1111_1111_1111_1111 0000_0000 đến FFFF_FFFF (0,0,0,0) đến (255,255,255,255) Số thực 16 có dấu (không có) -32768 đến 32767 Số thực 32 có dấu L#... -2147483648 đến +2147483647 Số thực 32 dấu phẩy động (không có) lớn hơn ± 3,402823 e+38 nhỏ hơn ± 1.175495e-38 Thời gian 16 32 giờ_phút_ giây_miligiây ngày_giờ_ phút_giây_ miligiây S5T#..... T#... 0H_0M_0S_10MS đến 2H_46M_30S_0MS -24D_20H_31M_23S_648MS đến 24D_20H_31M_23S_647MS Ngày năm-tháng-ngày D#... 1990-1-1 đến 2168-12-31 Thời gian của ngày 32 Giờ:phút: giây.ngày TOD#... 0:0:0.0 đến 23:59:59.999 Ký tự 8 ‘....’ Viết các ký tự như ‘HA’ III.CácKhèi vi sö lý trung t©m + HÖ ®iÒu hµnh Bé nhí ch­¬ng tr×nh Bé ®Öm vµo/ ra Timer Bé ®Õm Bit cê Bus cña PLC Cæng ng¾t vµ ®Õm tèc ®é cao Cæng vµo ra onboard Qu¶n lý ghÐp nèi bộ phận của CPU và chế độ làm việc. Hình vẽ : Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình Phần cứng của các bộ PLC theo kết cấu này thường có những module chính sau: (Hình 2.1) 1.Bộ điều khiển khả trình PLC có thể chia làm 3 phần chính: Bộ xử lý, bộ nhớ, bộ xuất, nhập 1.1Đơn vị xử lý trung tâm - CPU ( Central Procesing Unit) Trong mỗi thiết bị PLC chỉ có một đơn vị xử lý trung tâm. Đơn vị này là hạt nhân của PLC, thực hiện các phép tính lôgic, số học và điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống. Đơn vị xử lý gọi các lệnh từ bộ nhớ để thực hiện một cách tuần tự. Theo chương trình nó xử lý các thông tin đầu vào và chuyển kết quả xử lý đến đầu ra.Trên thực tế mọi PLC thế hệ mới đều dựa trên kỹ thuật vi xử lý, một số PLC còn dùng thêm một bộ vi xử lý chuyên dụng để điều khiển các chức năng phức tạp như các phép toán học hay bộ điều khiển PID... Hình vẽ dưới đây mô tả về khối CPU 315 - 2EH13 - OABO 1.2. Bộ nhớ (Memory) Mọi PLC đều dựa trên 2 loại bộ nhớ ROM và RAM có dung lượng tuỳ thuộc vào thiết kế riêng của PLC. Việc sử dụng các phần của bộ nhớ phụ thuộc vào thiết bị hệ thống của nhà sản xuất, tuy nhiên ta có thể chia bộ nhớ của PLC thành ít nhất 5 vùng sau: a- Bộ nhớ điều hành (hay hệ điều hành) luôn nằm trong ROM, do được phát triển bởi nhà sản xuất nên ít khi cần thay đổi. Hệ điều hành là một chương trình ngôn ngữ máy để chạy PLC, nó chỉ dẫn cho bộ vi xử lý đọc và “ hiểu” các lệnh, biểu tượng do người sử dụng lập trình, theo dõi mọi trạng thái vào ra và duy trì giám sát các trạng thái hiện tại của hệ thống. b- Bộ nhớ hệ thống (System Memory). Khi hệ điều hành thực hiện nhiệm vụ của mình thường cần một số vùng để lưu giữ kết quả và thông tin trung gian, do đó một phần của bộ nhớ RAM được dùng cho mục đích này. Thông thường vùng bộ nhớ hệ thống chỉ do hệ điều hành sử dụng. Một số PLC Một số PLC dùng vùng bộ nhớ hệ thống này cho việc lưu giữ thông tin liên lạc giữa bộ lập trình với hệ điều hành. Ví dụ như hệ điều hành tạo ra một mã lỗi chứa trong vùng bộ nhớ của hệ thống, như vậy trong quá trình thực hiện, chương trình sử dụng có thể gửi thông tin cho hệ điều hành trước khi thực hiện chương trình sử dụng bằng cách ghi thông tin vào vùng bộ nhớ này. c- Bảng ảnh vào ra (I/O Image Table) Một phần của nhớ RAM được dùng để lưu trạng thái hiện tại các tín hiệu vào ra hay còn gọi là bảng ảnh vào ra. Như vậy trạng thái mỗi tín hiệu vào ra được lưu trữ tại một vị trí tương ứng trong bảng vào ra có địa chỉ duy nhất xác định, mỗi module vào ra đơn lẻ được gán một vùng riêng trong bảng ảnh này. Trong quá trình thực hiện chương trình, CPU sẽ không làm việc trực tiếp với các module vào ra mà thông qua trạng thái được quét nằm trong bảng ảnh vào ra. d- Bộ nhớ số liệu (Data Memory) Bộ nhớ số liệu dùng để lưu trữ các số liệu cần thiết trong chương trình như trạng thái đếm, bộ thời gian, các tham số toán hạng hay các quá trình cần lưu trữ số liệu tạm thời. Một số nhà chế tạo chia bộ nhớ số liệu thành hai vùng, một cho số liệu cố định và một cho số liệu thay đổi được. Vùng số liệu cố định chỉ có thể được lập trình thông qua thiết bị lập trình, CPU không được phép ghi số liệu vào vùng này mà chỉ được ghi vào vùng số liệu thay đổi được. Gồm có loại như CPU312 và CPU314 , CPU315…) . b) CPU314 bao gồm . - 2048 từ đơn (4Kbyte ) thuộc miền nhớ đọc - ghi non - volatile để lưu chương trình . -2048 từ đơn kiểu đọc - ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền volatile. -14 cổng vào và 10 cổng logic. - Có 7 modul mở rộng thêm cổng vào ra bao gồm cả Alanog - Tổng số cổng vào - ra là 64 cổng vào và 64 cổng ra. - 128 bộ thời gian : + 4 bộ 1ms +16 bộ 10ms + 108 bộ 100ms -128 bộ đếm chỉ có đếm tiến hoặc vừa đếm tiến vừa đếm lùi - 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc - Các chế độ ngắt và xử lý bao gồm : + Ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống + Ngắt theo thời gian ngắt của bộ đếm tốc độ cao + Ngắt truyền xung - 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHZ và 7 KHZ - 2 bộ điều chỉnh tương tự - 2 bộ phát xung nhanh cho dãy kiểu PTO hoặc PWM - Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi . * Hoạt động của CPU: - Sau khi được cấp nguồn bộ vi xử lý xoá giá trị thời gian các bộ đếm , các cờ không duy trì và bảng ảnh vào ra ở giá trị S7 -200 bắt đầu hoạt động theo chu kỳ. Khởi đầu mỗi chu kỳ bộ xử lý đọc trạng thái tín hiệu của các đầu cào và lưu trữ trong bảng ảnh vào, trong khi thực hiện chương trình bộ xử lý sẽ truy cập đến vùng bảng ảnh này. Quá trình quét chương trình bộ xử lý đọc và xử lý tuần tự các lệnh trong bộ nhớ. - Chương trình thực hiện tương ứng theo dãy lệnh được viết. Nó thực hiện các phép toán logic, toán học với số liệu ở bảng ảnh vào trong khi vẫn duy trì trạng thái hiện tại của bộ vi xử lý, bộ thời gian, bộ đếm và các cờ .Theo chương trình, bộ xử lý sẽ lưu giữ trạng thái đầu ra trong bảng ảnh, kết thúc chương trình quét bộ xử lý sẽ chuyển giá trị từ bảng ảnh đầu ra đến đầu ra thực của hệ thống và chu kỳ quét lại được lặp lại. - Bộ nhớ của S7-300 được chia làm 3 vùng chính : A.Vùng chưa chương trình ứng dụng.Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền: -OB(organization block):Miền chứa chường tổ chức -FC(Function):Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó. -Fb(Function bock):Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ 1 khối chương trình nào khác.Các dữ liệu này được xây dung thành 1 khối dữ liệu riêng(DB). 1.3. Bộ vào ra S7- 300 bao gồm các đầu vào tín hiệu số, các đầu ngắt và các đầu ra tương tự . Các đầu ra tín hiệu số kiểu rơ le và đầu ra là tương tự . Các cổng truyền thông : PLC S7-300 sử dụng cổng truyền thống nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho, việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với bộ PLC khác. Để ghép nối S7-300 với máy lập trình PC 702 hoặc với máy thuộc họ PC7 xx khác có thể sử dụng 1 cáp nối thẳng qua cổng MPI. Ghép nối S7-300 với máy tính PC qua cổng RS-232 với cáp nối PC/PPI và cạc chuyển đổi RS-232 /RS-485 2.Chọn chế độ làm việc cho PLC 2.1 Công tắc chọn chế độ làm việc: Nằm phía trên bên cạnh cổng ra cửa S7-300 có 3 vị trí cho phép chọn các chế độ khác nhau cho PLC. -RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC sẽ rời khỏi chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 SIEMENS SIMATIC SF RUN STOP IO.O IO.1 IO.2 IO.3 IO.4 QO.O QO.1 QO.2 QO.3 QO.4 I1.O I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 Q1.0 Q1.1 Cæng truyÒn th«ng C¸c cæng vµo Hình 2.1 Bộ điều khiển khả lập trình S7-300 với khối vi xử lý CPU314 -STOP cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. ở chế độ STOP cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp 1 chương trình mới. -TERM cho phép máy lập trình tự quyết định 1 trong chế độ làm việc cho PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP. 2.2 Các nguồn nuôi Sử dụng nguồn nuôi để ghi chương trình hoặc nạp chương trình mới có thể là nguồn trên mạng hoặc nguồn pin. .2.3 Nút điều chỉnh tương tự Điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh các biến cần thay đổi và sử dụng trong chương trình. Nút chỉnh Analog được nắp dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra. Thết bị chỉnh định có thể quay 270 độ. 2.4 Khởi động mềm hệ thống Khi thay thế chương trình cũ bằng một chương trình mới ta tiến hành khởi động mềm hệ thống cho phép xoá các thông tin của chương trình cũ bao gồm: + Bộ nhớ chương trình . + Các giá trị của cờ, bộ đếm, bộ thời gian. +Việc thực hiện lệnh Reset có 2 cách : *Bằng tay : - Chuyển công tắc đặt ở chế độ sang chế độ STOP - Tháo pin dữ liệu - Đặt công tắc ON/OFF ở vị chí 0 - Chuyển công tắc On/ OFF sang chế độ 1 - Lắp lại pin dữ liệu * Bằng bộ lập trình lưu chọn chế độ Reset trong menu của bộ lập trình và thực hiện . 2.5. Cấu trúc chương trình của PLC S7-300 -Có thể lập trình bằng cách sử dụng 1 trong những phần mềm sau : +STEEP7-Micro/Dos +STEEP7-Micro/Win - Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên máy lập trình họ PG7...và máy tính cá nhân. Các chương trình họ 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 chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình MEND. - Chương trình con là một bộ phận của chương trình, chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính MEND. - Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm sau chương trình chính. Sau đó đến ngay chương trình xử lý ngắt, bằng cách viết như vậy cấu trúc được rõ ràng và thận tiện hơn trong việc đọc và xử lý chương trình sau này. Có thể tự các chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính. IV. ngôn nhữ lập trình của s7-300 1.Phương pháp lập trình: -S7-300 biểu diễn một mạch vòng logic cứng khác một dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm 1 tập dãy các lệnh S7-300 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở tập lệnh cuối trong một vòng. Một vòng như vậy gọi là vòng quét (Scan). Chu trình thực hiện là một chu trình lặp . Các chương trình điều khiển với PLC S7-300 có thể được viết ở dạng đơn khối hoặc đa khối. Chương trình đơn khối: Chương trình đơn khối chỉ viết cho các công việc tự động đơn giản, các lệnh được viết tuần tự trong một khối. Khi viết chương trình đơn khối người ta dùng khối OB1. Bộ PLC quét khối theo chương trình, sau khi quét đến lệnh cuối cùng nó quay trở lại lệnh đầu tiên. Chương trình đa khối (có cấu trúc): Khi nhiệm vụ tự động hoá phức tạp người ta chia chương trình điều khiển ra thành từng phần riêng gọi là khối. Chương trình có thể xếp lồng khối này vào khối kia. Chương trình đang thực hiện ở khối này có thể dùng lệnh gọi khối để sang làm việc với khối khác, sau khi đã kết thúc công việc ở khối mới nó quay về thực hiện tiếp chương trình đã tạm dừng ở khối cũ. Các khối được xếp thành lớp. Mỗi khối có: + Đầu khối gồm tên khối, số hiệu khối và xác định chiều dài khối. + Thân khối: Thể hiện nội dung khối và được chia thành đoạn (Segment) thực hiện từng công đoạn của tự động hoá sản xuất. Mỗi đoạn lại bao gồm một số dòng lệnh phục vụ việc giải bài toán logic. Kết quả của phép toán logic được gửi vào RLO (Result of logic operation). Việc phân chia chương trình thành các đoạn cũng ảnh hưởng đến RLO. Khi bắt đầu một đoạn mới thì tạo ra một giá trị RLO mới, khác với giá trị RLO của đoạn trước. + Kết thúc khối: Phần kết thúc khối là lệnh kết thúc khối BEU. Các loại khối: * Khối tổ chức OB (Organisation Block) Khối tổ chức quản lý chương trình điều khiển và tổ chức việc thực hiện chương trình. * Hàm số FC (Functions) Khối hàm số FC là một chương trình do người sử dụng tạo ra hoặc có thể sử dụng các hàm chuẩn sẵn có của SIEMENS. * Khối hàm FB (Function Block) Khối hàm là loại khối đặc biệt dùng để lập trình các phần chương trình điều khiển tái diễn thường xuyên hoặc đặc biệt phức tạp. Có thể gán tham số cho các khối đó và chúng có một nhóm lệnh mở rộng. Người sử dụng có thể tạo ra các khối hàm mới cho mình, có thể sử dụng các khối hàm sẵn có của SIEMENS. Khối dữ liệu: có hai loại là + Khối dữ liệu dùng chung DB (Shared Data Block) Khối dữ liệu dùng chung lưu trữ các dữ liệu chung cần thiết cho việc xử lý chương trình điều khiển. + Khối dữ liệu riêng DI (Instance Data Block) Khối dữ liệu dùng riêng lưu trữ các dữ liệu riêng cho một chương trình nào đó cho việc xử lý chương trình điều khiển. Ngoài ra trong PLC S7-300 còn hàm hệ thống SFC (System Function) và khối hàm hệ thống SFB (System Function Block). - Cách lập trình cho S7-300 nói riêng và cho các PLC của SIEMENS nói chung dựa trên 3 phương pháp cơ bản : +Phương pháp hình thang (Laddes logic:viết tắt là LAD) +Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List: Viết tắt là STL) +phương pháp hình khối FBD (Function block diagram) Nếu chương trình viết tắt theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra 1 chương trình theo kiểu STL tương ứng. Ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển sang dạng LAD được. Bộ lệnh của phương pháp STL có chức danh tương ứng như các tiếp điểm, các cuộn dây và các trường hợp dùng trong LAD. Những lệnh này phải độc và phối hợp được trang thái đầu ra hoặc 1 giá trị logic cho phép, hoặc không cho phép thực hiện chức năng của một hay nhiều hộp. a, Phương pháp lập trình LAD -LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển kiểu role. Trong chương trình LAD các phần tử biểu diễn lệnh như sau : + Tiếp điểm là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm kiểu role . Các tiếp điểm đó có thể là thường đóng hoặc thường mở. + Cuộn dây (Coil) là biểu tượng mô tả rơ le được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho role . + Hộp (Box) là biểu tượng mô tả hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian, bộ đếm và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải được mắc đúng chiều dòng điện. Mạng LAD là đường nối các phần tử thành 1 mạch hoàn thiện đi từ đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về của nguồn cung cấp. Dòng điện chạy từ trái qua phải các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn. b, Phương pháp lập trình STL - Phương pháp liệt kê lệnh STL là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh, mỗi câu lệnh trong chương trình kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng PLC. Để tạo ra một chương trình STL, người lập trình cần hiểu rõ phương thức sử dụng ngăn xếp logic của S7-300. Ngăn xếp logic là một khối bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với đầu và bit thứ 2 của các ngăn logic . c,Phương pháp lập trình hình khối Đây là1 hiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho người có thói quen thiêt kế mạch điều khiển số. 1 chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang sang được dạng STL, nhưng ngươc lại thì không. V.LẬP TRÌNH MỘT SỐ LỆNH CƠ BẢN. 1. Nhóm lệnh Logic. I 0.0 I 0.1 I 0.2 ( ) Q1.0 Hình 7.4: Lệnh LD và A 1.1. Lệnh LD và lệnh A. Lập trình dạng STL A I 0.0 A I 0.1 A I 0.2 = Q 1.0 Hình 7.5: Lệnh AN I 0.0 I 0.1 I 0.2 ( ) Q1.0 1.2. Lệnh AN Lập trình dạng STL. A I 0.0 AN I 0.1 A I 0.2 Hình 7.6: Lệnh O I 0.0 I 0.1 I 0.2 ( ) Q1.0 = Q 1.0 1.3. Lệnh O Lập trình dạng STL. O I 0.0 O I 0.1 O I 0.2 Hình 7.7: Lệnh ON I 0.0 I 0.1 I 0.2 ( ) Q1.0 1.4. Lệnh ON Lập trình dạng STL. O I 0.0 ON I 0.1 O I 0.2 = Q 1.0 1.5. Lệnh A và lệnh O. Lập trình dạng STL (có thể lập trình dạng LAD và kiểm tra lại dạng STL ). Hình 7.8: Lệnh OLD I 0.0 I 0.1 I 0.2 ( ) Q1.0 A I 0.0 A I 0.1 O I 0.2 = Q 1.0 1.6. Lệnh (và lệnh). Lập trình dạng STL. Hình 7.9: Lệnh (và lệnh) I 0.0 I 0.2 I 0.1 ( ) Q1.0 A I 0.0 A( O I 0.1 O I 0.2 ) = Q 1.0 1.7. Lập trình với vùng dữ liệu tạm thời L. Hình 7.10: Lập trình với vùng dữ liệu tạm thời. I 0.0 I 0.2 I 0.1 I 0.4 I 0.3 I 0.5 ( ) Q0.2 ( ) Q0.1 ( ) Q0.0 A I 0.0 = L 20.0 A L 20.0 A( O I 0.1 O I 0.2 = Q 0.0 A L 20.0 A( O I 0.3 (#) ( ) ( ) ( ) M10.0 Q0.0 Q1.0 I1.0 M10.0 M10.0 I0.3 I0.1 I0.0 Q1.0 Q1.0 Hình 7.11: Lập trình với bít nhớ nội M. O I 0.4 ) = Q 0.1 A L 20.0 A I 0.5 = Q 0.2 1.8. lập trình với bít nhớ nội M. Network 1: A I 0.0 = M 10.0 Network 2: A I 0.1 = M 10.1 A M 10.1 = Q 0.0` Network 3: A( O I 0.0 O Q 1.0 ) A M 10.0 A M 10.1 AN I 1.0 = Q 1.0 2. Nhóm lệnh thời gian. Chương trình diều khiển sử dụng các lệnh thời gian để theo dõi, kiểm soát và quản lý các hoạt động có liên quan đến thời gian. Khi một bộ thời gian được khởi phát thì giá trị thời gian được nạp vào thanh ghi CV (Current value). Do đó, muốn dùng các lệnh thời gian phải nạp giá trị thời gian cần đặt vào thanh ghi CV trước khi bộ thời gian hoạt động. Có thể tạo các kiểu dữ liệu sau dùng cho các lệnh thời gian: + Dữ liệu thời gian thực: S5T#H_M_S_MS + Dạng số nguyên 16 bit: W#16#...(ở dạng mã BCD) • Nạp thời gian thực: LS5T#10s Với lệnh trên giá trị thời gian được nạp là 10s • Nạp thời gian dạng mã BCD: Ví dụ: L W#16#2127 Thì số trên sẽ được nạp vào thanh ghi CV dạng mã BCD như hình 7.12. Trong thanh ghi CV thì: Ba số cuối chỉ hệ số: Số 127 ( có thể gán từ 0 đến 999). Số đầu chỉ mã số: Số 2, có 4 mã: 0 tương ứng 0.01s 1 tương ứng 0.1s 2 tương ứng 1s 3 tương ứng 10s Với số đã vào thanh ghi CV như trên thì thời gian được tính là. Dt = 127 x 1s = 127s. Với mã càng nhỏ thì giá trị thời gian càng chính xác, vì vậy nên dùng mã nhỏ. 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 (2) (1) (2) (7) Mã Hệ số Hình 7.12 Trong các bộ thời gian của S7-300 ngoài tín hiệu kích thích chích (bắt đầu) như các bộ thời gian của các PLC khác, còn có tín hiệu kích thích cưỡng bức. tín hiệu kích thích cưỡng bức cho phép tính lại thời gian từ đầu khi có sườn lên của tín hiệu, tuy nhiên tín hiệu kích thích cưỡng bức chỉ có giá trị khi tín hiệu kích thích chính có giá trị 1. Lệnh thực hiện kích thích cưỡng bức (có điều kiện ) là: FR, lệnh FR chỉ có o rạng lập trình STL. Bộ thời gian cũng có thể dùng lệnh R để xóa. 2.1 Bộ thời gian xung SP. () Q1.0 I0.0 S_PULSE S Q TV BI R BCD S5T#10s I0.2 … … I0.2 I0.1 Q0.1 >10 10 <10 Thời gian (s) Hình 7.13: Dạng LAD và giản đồ thời gian dạng SP kiểu 1 Bộ thời gian được khởi phát lên 1 tại sườn lên của RLO khi RLO là 1 thì bộ thời gian vẫn duy trì trạng thái 1cho đến khi đạt giá trị đặt mới xuống. Nhưng khi RLO về 0 thì bộ thời gian không về ngay. Có 2 kiểu lập trình: Kiểu thứ nhất có lệnhNOP: A I 0.1 L S5T#10s SP T 0.2 R T 1 NOP 0 A T 1 = Q 0 Còn 2 chân BI và BCD chưa sử dụng ta phải sử dụng lệnh NOP để giữ chỗ. Chân BI là chân để lấy giá trị thời gian hiện thời dạng nhị phân, chân BCD là chân để lấy giá trị thời gian hiện thời dạng mã BCD, có thể dùng lệnh L hoặc LC để đọc các giá trị thời gian. Kiểu thứ 2 (không dùng lệnh NOP). Nework: 1 (SP) T1 I0.0 ( ) Q0.1 T1 (R) T1 I0.2 Hình 7.14: Dạng LAD lệnh SP kiểu 2. A I 0.0 L S5T#10s SP T 1 Nework A T 1 = Q 0.1 Nework: 3 A I 0.2 R T 1 2.2Bộ thời gian mở rộng SE. () Q1.0 I0.0 S_PEXT S Q TV BI R BCD S5T#10s … MW MW Hình 7.15: Lệnh SE I0.1 Q1.0 >10 10 <10 Thời gian (s) 10 Bộ thời gian xung mở rộng SE được khởi phát lên 1 tại sườn lên của RLO sau đó không phụ thuộc vào RLO nữa cho đến khi đủ thời gian đặt mới về 0. Cũng tương tự như bộ thời gian SP, ở các bộ thời gian khác cũng luôn có 2 kiểu lập trình. A I 0.0 L S5T#10s SE T 1 NOP 0 L T 1 T MW 2 LC T 1 T MW 5 A T 1 = Q 0.1 Lệnh L T1 là quét giá trị thời gian hiện thời (dạng nhị phân) vào ACCU1, sau đó sử dụng lệnh T MW 2 là truyền giá trị thời gian hiện thời đã chuyên vào ACCU1 ra MW 2. 2.3 Bộ thời gian bắt đầu trễ SD. Thời gian bắt đầu chậm hơn so với sườn lên của RLO một khoảng bằng thời gian đặt trong lệnh. Khi RLO về không thì bộ thời gian cũng bị đặt ngay về không. Hình 7.16: Lệnh SD I0.1 Q1.0 >10 10 <10 Thời gian (s) 10 () Q1.0 I0.0 S_ODT S Q TV BI R BCD S5T#10s I0.2 … T1 … A I 0.1 L S5T#10s SD T 1 A I 0.2 R T 1 NOP 0 NOP 0 A T 1 = Q 1.0 2.4. Bộ thời gian bắt đầu trễ lưu trữ SS. Thời gian bắt đầu chậm hơn so với sườn lên của RLO một khoảng bằng thời gian đặt trong lệnh và sau đó không phụ thuộc vào RLO nữa. nó chỉ về 0 khi có lệnh xóa R. A I 0.1 Hình 7.17: Lệnh SS I0.2 I0.1 Q0.1 10 Thời gian (s) 10 () Q1.0 I0.1 S_ODTS S Q TV BI R BCD S5T#10s I0.2 … … T1 L S5T#10s SS T 1 A I 0.2 R T 1 NOP 0 NOP 0 A T 1 = Q 1.0 2.5. Bộ thời gian tắt trễ SF. Hình 7.18: Lệnh SF () Q1.0 I0.1 S_0FFDT S Q TV BI R BCD S5T#10s I0.2 … T1 … I0.1 Q1.0 10 Thời gian (s) 10 Bộ thời gian lên 1 tại sườn lên của RLO, khi RLO vể 0 thì bộ thời gian tiếp tục duy trì trạng thái một khoảng thời gian nữa bằng khoảng thời gian đã đặt trong lệnh rồi mới về 0. Để xóa thời gian dùng lệnh R, khi có lệnh R từ 0 lên 1thif bộ thời gian được đặt về không và trạng thái tín hiệu vẫn được 0 cho đến khi bộ thời gian được khởi phát lại. A I 0.1 L S5T#10s SF T 1 A I 0.2 R T 1 NOP 0 NOP 0 A T 1 = Q 1.0 3.Nhóm lệnh đếm. Giá trị trong thanh ghi CV (current value) là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, CV luôn không âm, do đó lệnh đếm lùi sẽ không đếm khi CV = 0. Giá trị đếm PV có thể được đặt trước bằng lệnh L, ví dụ L C#4 (đặt giá trị đếm bằng 4 ). Tuy nhiên , khác với bộ thời gian, giá trị đếm chỉ được nạp vào CV khi có lệnh đặt bộ đếm (S). nếu không đặt giá trị đếm thì bộ đếm có thể vẫn tiến hành đếm (chỉ khi CV = 0 thì không đếm lùi). Giá trị đầu ra của bộ đếm sẽ là 1 nếu CV ≠ 0, bằng 0 nếu CV = 0. Bộ đếm có thể được xóa chủ động bằng tín hiệu xóa (R). Cũng tương tự như bộ thời gian, bộ đếm cũng có thể dùng lệnh kích đếm ( đếm cưỡng bức ) FR lệnh có điều kiện ), bộ đếm cũng đếm xung khi điều kiện của FR đảm bảo. Lệnh FR chỉ có ở dạng lập trình STL.Có thể dùng lệnh L hoặc LD để đọc giá trị tức thời của bộ đếm vào ACCU1 để sử lý. Lệnh L đọc số dạng cơ số 2, lệnh LD đọc số dạng BCD. Hình 7.19: Lệnh đếm lên CU () Q1.0 I0.0 S_CU CU Q S CV … C2 … PV CV_BCD R … … … I0.0 Q1.0 CV 0 0 0 1 2 3 .3.1. Lệnh đếm lên CU. A I 0.0 CD C 2 BLD 101 NOP 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0 Nop 0 A C 2 = Q 1.0 Lệnh BLD để hiện thị dạng LAD. Với các lệnh trên khi đầu vào I0.0 có sườn lên thì giá trị bộ đếm CV tăng thêm một đơn vị, tức là khi đã có chỉ một lần sườn lên của I0.0 thì đầu ra Q1.0 luôn là 1 (không xóa). Chân CV là chân để lấy giá trị đếm dạng nhị phân, chân CV_BCD là chân đẻ lấy giá trị thời gian dạng mã BCD, có thể dùng lệnh L hoặc LC để đọc các giá trị đếm. Hình 7.21: Xung đếm lệnh đếm xuống CU () Q1.0 I0.0 S_CD CU Q S CV … C2 … PV CV_BCD R … I0.1 C#4 I0.0 Q1.0 CV 0 0 0 1 2 3 4 I0.1 3.2. Lệnh đếm xuống CD. A I 0.0 CD C 2 BLD 101 A I 0.1 L C#4 S C 2 NOP 0 NOP 0 NOP 0 A C 2 = Q 1.0 Trong các lệnh trên có: lệnh L C#4 là nạp số đếm bằng 4. như trên hình 7.20 khi I0.0 có trước, bộ đếm vân không làm việc vì khi đó CV =0, cho đến khi có lệnh đặt bộ đếm, I0.1 có thì bộ đếm bắt đầu được nạp giá trị đếm, CV = 4. từ khi này mỗi lần I0.0 có giá trị đếm giảm một đơn vị, sau 4 xung vào giá trị đếm CV = 0. khi CV ≠0 đầu ra Q1.0 có, khi CV = 0 đầu ra Q1.0 mất. Hình 7.21: Vừa đếm tiến vừa đếm lùi. () Q1.0 I0.0 S_CUD CU Q CD CV MW0 C1 S CV_BCD R I0.1 C#3 PV MW1 I0.2 I0.3 I0.0 0 Q1.0 CV 0 1 4 3 I0.1 0 0 2 3 1 0 0 I0.3 I0.2 0 3.3. Lệnh đếm vừa tiến vừa lùi. A I 0.0 CU C 1 BLD 101 A I 0.1 CD C 1 A I 0.2 L C#3 S C 1 A I 0.3 R C 1 L C 1 T MW 1 A C 1 = Q 1.0 Từ giản đồ ta thấy: khi đầu vào đếm tiến có lập tức bộ đếm làm việc, giá trị đếm tăng một đơn vị, CV≠ 0, đầu ra Q1.0 có. Tiếp đó đầu vào đếm lùi có, dodos bộ đếm lại giảm một đơn vị (CV = 0) đầu ra Q1.0 lại mất. Tuy nhiên, nếu đầu vào đếm lùi có trước thì bộ đếm không đếm vì khi đó CV = 0. Tiếp đó đầu vào đặt bộ đếm SET có làm giá trị đếm được nạp vào CV (CV = 3), từ đó nếu có đầu đếm tiến thì giá trị đếm tăng 1 đơn vị, có đầu đếm lùi giá trị đếm giảm 1 đơn vị, đầu ra Q1.0 có. Khi có đầu RESET giá trị đếm lập tức về 0. Chương III GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ I.CẢM BIẾN ÁP SUẤT EDS 300 ỨNG DỤNG: EDS 300 la 1 công tắc, công tắc áp suất điện từ này sử dùng hiển thị dưới dạng số. Có 4 kiểu đầu ra sẵn có:loại đầu ra có 1 tiếp điểm,2 tiếp điểm và 2 loại nay có thể đầu ra là tương tự.tín hiệu đầu ra 4÷20 mA tiếp điểm này và các điểm tương ứng có thể được điều khiển thông qua nút bấm hoặc bàn phím. để đáp ứng 1 số yêu cầu ứng dụng nào đó các công tắc áp suất có thêm các tham số điều chỉnh ví dụ như bộ chuyển đổi thời gian trễ, N/O / N/C chức năng của các đầu ra. ứng dụng chính của EDS 300 là đo áp suất và để đóng mỏ ỏ áp suất xác định có thể rất lớn. thay đổi trạng thái dưới tác động của áp suất và làm viêc theo kiểu cơ khí. Các thiết bị này có thể làm tiêu chuẩn cho việc thiết kế các mạch và thiết bị điều khiển. CÁC TINH NĂNG: z Dùng để thiết kế các cảm biến áp suẩt trên DMS. z có độ chính xác 1%. z thiết bị này được sử dụng nhiều. z hiển thị dưới dạng 3 con số. z chương trình làm việc đơn giản băng nút ấn. z chuyển đổi tiếp điểm và chuyển đổi trễ có thể được điều chỉnh đọc lập. z chức năng cưa sổ z có nhiều tính năng khác…. CÀI ĐẶT TUỲ CHỌN: Tất cả các cài đặt trên EDS 300 được tổng hợp trong 2 cách đơn giản theo hướng dẫn.để bảo vệ thiết bị khi làm việc sẽ có 1 chương trình vô hiệu hoá sẽ được kích hoạt. SƠ ĐỒ MẠCH: Có 1 đầu ra. Có 1 đầu ra và 1 đầu ra là tương tự Plug to DIN 43650, 3 cực +GND 4cực Binder plug,nhóm 71 4 M18 4 pole plug.M12x1 4 pole plug, M12x1 Có 2 đầu ra. Có 2 đầu ra và 1 đầu ra tương tự. 4 pole Binder plug, series 714 M18 5 pole plug, M12x1 Bổ sung chức năng: Chuyển mạch của chuyển đổi chế độ điều chỉnh đầu ra (điểm chức năng chuyển cửa sổ hoặc chức năng) Model với 2 sản phẩm đầu ra và Chuyển mạch chuyển hướng của chuyển đổi mô hình với 2 chuyển analogue sản lượng đầu ra 1: điều chỉnh đầu ra (N / O hoặc N / C chức năng) 4 pole binder plug, 714 series M18 5 pole plug, M12x1 Chuyển sang-về điều chỉnh chậm trễ giữa 0,00 .. Chuyển sang-75 giây trở lại chậm trễ điều chỉnh giữa 0,00 .. 75 giây Lựa chọn hiển thị (áp lực thực tế, chuyển điểm 1, chuyển điểm 2, giá trị đỉnh cao, hiển thị off) ana đăng nhập điều chỉnh của số không nhiều điểm trong phạm vi ± 3% FS có th Điểm chuyển đổi / chuyển đổi-lại điểm: 4 pole plug, M12x1 Các điểm chuyển đổi được định nghĩa là đang được áp lực giá trị, mà khi đạt đến (trong khi áp lực ngày càng tăng), gây ra một sự thay đổi trong chuyển đổi sản lượng. Sản lượng của tiểu bang này được duy trì cho đến khi té ngã dưới áp lực chuyển đổi-back hysteresis chuyển giao cho các điểm. Việc chuyển đổi-điểm lại được xác định bởi các chuyển đổi-back hysteresis đã được thiết lập (trừ điểm chuyển đổi trở lại hysteresis-= chuyển đổi-back điểm). Về Tắt SP = điểm chuyển HY-= chuyển đổi trở lại hysteresis RSP-= chuyển trở lại điểm (trừ điểm chuyển đổi-back hysteresis) PHỤ KIỆN ĐIỆN: ZBE 03 (for EDS 344) ZBE 06 (for EDS 346) 25.5 4 cực Binder plug (4cực, M12x1) dãy 714 M18 PHỤ KIỆN CƠ KHÍ: THÔNG SỐ KĨ THUẬT: Dữliệu vào: phạm vi đo: 16, 40, 100, 250, 400, 600 bar áp suất cao: 32, 80, 200, 500, 800, 900 bar áp suất lớn nhất cho phep: 300 % FS dữ liệu ra: độ chinh xác (hiện thị, đầu ra tương tự): ≤ ±1 % FS Repeatability: ≤ ±0.5 % FS độ chênh lệch nhiệt độ: ≤ ±0.3 % / 10 K zero point Đầu ra là tương tự(analog): Tín hiệu: 4 ... 20 mA, ohmic resistance ≤ 400 Ω chuyển mạch ở đầu ra:: PNP transistor output dòng chuyển mạch: max. 1.2 A chu kì đóng mở: > 100 million thời gian: ~10 ms. ĐIỀU KIỆN: dải nhiệt đọ trung bình: -25 .. + 80 °C nhiệt độ xung quanh:: -25 .. + 80 °C khoảng nhiệt độ tối đa: -40 .. + 80 °C khoảng nhiệt độ nhỏ: -10 .. + 70 °C đánh dấu: EN 50081-1, EN 50081-2 Dung kháng: ~. 10 g / 0 .. 500 Hz trở kháng: ~. 50 g / 1 ms dữ liệu khác: nguồn điện áp : 20 .. 32 VDC dòng hiệu dụng: ~. 100 mA chất lượng: IP 65 truyền áp lực G¼ A to DIN 3852,torque rating 17 .. 20 Nm,stainless steel, Viton seal hiển thị: 3-digit, 7 segment. LED, red height of digits: 9.2 mm Trọng lượng:~300 g MẠCH NỐI: EDS 300 là 1 công tắc áp suất nối với 1G¼ A áp suất lớn (DIN 3852vì vậy mà áp suất lớn được truyền đi trên bề mặt và cả trong lòng khối chất lỏng. Khi được sử dụng trong các ứng dụngquan trọng (ví dụ như dao động mạnh) EDS 300 yêu cầu cá máy móc phải tách riêng từng khâu. (ZBM 300) có săn chỉ việc lăp ráp. sử dụng ZBM 14 để kết nối sẽ đảm bảo sự hiển thị khi làm việc cho người sử dụng biết. Kich thước: Plug to DIN 43650 Binder plug, 4 pole Plug, M12x1 4 pole / 5 pol 3 pole + earth series 714 M18 2.CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH Trong hệ thống ta sử dụng 3 công tắc hành trình để điều khiển bàn ép là S1,S2,S3.trong đó : S1 là CTHT hạn chế trên bàn ép. S2 là CTHT hạn chế chuyển nhanh-chậm. S3 là CTHT hạn chế dưới. Trong hệ thống ta sử dụng công tắc tạo ra tín hiệu đóng mở khi có sự tác động cơ học của bàn ép.loại công tắc này sẽ đóng để cho biết sự tác động của bàn ép và sẽ mở khi bàn ép thôi tác động biểu thị bằng công tắc mở. Vì vậy khi có bàn ép thì tín hiệu là:1 Không có bàn ép thì tín hiệu là:0 mức 1 có thể tương đương với tín hiệu nhập 24Vdc,mức 0 tương ứng với tín hiệu nhập là 0V.như vậy ta sử dụng công tắc có tiếp điểm thường mở NO. Trong khi làm việc bàn ép được nâng lên hạ xuống tác động vào các công tắc hành trình nên ta sử dụng CTHT loại con lăn. 1.Giới thiệu:EUCHNER giới hạn công tắc - chính xác, đáng tin cậy và linh hoạt EUCHNER giới hạn được sản xuất tại công tắc phù hợp với các tiêu chuẩn châu Âu EN 50041. Mạnh mẽ của công trình xây dựng và việc sử dụng chất lượng cao, corrosion kháng nguyên vật liệu, hoàn thiện chính xác và mức độ bảo vệ IP 67 theo LEO 60.529 đảm bảo sự cố đáng tin cậy-miễn phí và hoạt động dưới sự điều kiện toughest. EUCHNER các giới hạn chuyển đổi mẫu thiết kế có thể được sử dụng như công tắc an toàn với một số yếu tố có thể chuyển địa chỉ liên lạc NC đang tích cực mở ra bởi một pit tông cứng nhắc, ngay cả khi chuyển đổi các yếu tố đã bị hư hỏng do một lò xo hoặc liên hệ với hàn. Giới hạn tắc với hành động liên hệ trực tiếp mở được sử dụng trong những trường hợp như là một đảm bảo của máy tính và / hoặc con người là an toàn tuyệt đối cần thiết. 2.Chức năng: Chuyển mạch yếu tố với 2 hoặc 4 địa chỉ liên lạc (ví dụ như 2 hành động liên hệ trực tiếp mở + 2 NO địa chỉ liên lạc), địa chỉ liên lạc hợp kim bạc, vàng nộp Actuation đứng đầu có thể được điều chỉnh 4 x 900, cánh tay đòn bẩy có thể được điều chỉnh và cố định hoặc là liên tục hoặc 4 x 900M 20x1.5 mục nhập cáp hoặc kết nối plugCơ khí phục vụ đời sống lên đến 30 triệu hoạt động chu kỳMức độ bảo vệ theo LEO 60529 IP 67Sử dụng miễn phí của Silicone-dầu nhờnChuyển đổi cao độ chính xác lên đến ± 0,002 mmTính linh hoạt cao, được đảm bảo bởi các chức năng tùy chọn LED hiển thị, và nhiều plug nối adjustabilityMàng con dấu và bao gồm con dấu làm bằng nhựa NBR (Acrylonitrile cao su) để bảo vệ chống lại các chuyển buồng coolants và dầu nhờn Giới hạn công tắc đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp, và họ có thể phát hiện một giới hạn của phong trào của một bài viết và qua một bài viết của do thuyên của một actuating phần như là một sự hỗ trợ pivotally cánh tay hoặc một linear pit tông. Các công tắc giới hạn được thiết kế để kiểm soát sự chuyển động của một phần cơ khí. Công tắc giới hạn thường được sử dụng trong công nghiệp kiểm soát các ứng dụng để tự động giám sát Pittông actuation Gới hạn chuyển đổi trong chi tiết  Pittông actuated phiên bản cho phép người dùng một sự lựa chọn của 6 mẫu thiết kế khác nhau. Các inox cứng tiêu chuẩn pit tông telescopic với hành động (giới hạn an toàn trực tiếp với công tắc mở địa chỉ liên lạc đã hành động cứng nhắc plungers) là chính xác hướng dẫn trong anodized die-cast alloy đầu, và hầu như là bảo trì miễn phí. Các phương pháp tiếp cận hướng của actuator đầu có thể dễ dàng thay đổi bởi 900 Lever-cánh tay actuation  Khác nhau của Actuators có thể được sử dụng cho các cánh tay đòn bẩy-actuation. Các inox trục là hướng dẫn chính xác thông qua nhà ở.Với rất nhiều tùy chọn điều chỉnh mức cao là tính linh hoạt cho:Phương pháp điều chỉnh theo hướng 4 x 900 actuator hướng cho cánh tay đòn bẩy-actuation điều chỉnh theo 4 x 9Q0 tắc ở bên trái, hoặc bên phải, hoặc trên cả hai bên 3.GIỚI THIỆU CÁC VAN: Trong mạch van thủy lực nằm giữa bơm và cơ cấu tác động.Theo chức năng có 3 nhóm van: 1.Van điều khiển áp suất (pressure control valves) 2.Van điều khiển lưu lượng (flow-control valves) 3.Van điều khiển hướng (directional control valves) 4.Van cạc tút (cartridge valves) Trong hệ thống ta sử dụng các van điều khiển hướng lưu thông của dầu ép làm cho piston chuyển động trong xi lanh điều khiển bàn ép. Các van YV1….YV10 là các van điện từ. Hình vẽ trên mô tả hình dáng của van YV1 A B A B P T P T Nguyên lí hoạt động như sau: Khi dầu thuỷ lưc được nạp vào cổng P cổng này được nối với nguồn áp suất từ bơm và cổng T được nối kết để cho phép dầu thuỷ lực trở về thùng chứa.khi không có dòng điện chạy qua cuộn dây thì dầu thuỷ lực được nạp vào bên phải piston và được xả ở bên trái,khi có dòng qua cuộn dây van chuyển dầu thuỷ lực đến bên trái piston và được xả ra ở bên phải kết quả là làm cho piston chuyển đọng theo sự đóng mở của các van điện từ. Trên hình ta thấy van YV1 có 4 cổng:A,B,P và T và 2 vị tri điều khiển.các vị trí chuyển hướng được ghi bằng mũi tên cho biết hướng lưu thông hay bị chặn. Các van dẫn hướng này dùng trong sơ đồ để điều khiển hướng chuyển động của piston trong xi lanh,sự dịch chuyển của piston được dùng thưc hiện theo yêu cầu công nghệ. Các van YV2…YV10 họat động giống như trên nhưng cần chú ý là 1 số van chỉ cho lưu thông 1 hướng mà không theo chiều ngược lại Chương IV Thiết kế sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống và sơ đồ đấu dây PLC 1.Thiết kế sơ đồ nguyên lý: 1.1 Phương pháp thiết kế mạch điều khiển Mạch điều khiển được xem như là một quả tim của của một hệ thống làm việc khí nén và thủy lực. Do đó nhiệm vụ thiết kế hoàn chỉnh một mạch điều khiển đảm bảo được sự đúng đắn về nguyên lý hoạt động, đơn giản, tin cậy, ổn định và linh hoạt là hế sức được quan tâm. Muốn như vậy, cơ bản ta phải thực hiện trình tự những bước sau: • Biễu diễn sơ đồ chức năng của quá trính điều khiển. • Viết chương trình điều khiển của các bước làm việc trong quá trình. • Xây dựng mạch điều khiển trên cơ sở của phương trình điều khiển. 1.2 Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển Tùy thuộc vào tính năng làm việc của hệ thống mà trong một hệ thống điều khiển có thể có một hay nhiều mạch điều khiển thực hiện các nhiệm vụ riêng biệt. Mặt khác, hầu hết trong các hệ thống, công nghệ tự động hiện đại có sự kết hợp rất nhiều các cơ cấu chấp hành khác nhau rất đa dạng: Cơ khí, khí nén, thủy lực, Điện… do đó trong quá trình điều khiển, tất yếu là nhiều hệ thống điều khiển được kết hợp với nhau, ví dụ: điều khiển khí nén kết hợp với điện, thủy lực, điều khiển theo chương trình PLC, máy tính…Để đơn giản quá trình điều khiển cũng như tối ưu và đơn giãn thiết kế ta phải thực hiện nhiệm vụ biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển đầy đủ và hoàn chỉnh nhất. 1.3. Vẽ sơ đồ mạch điều khiển - Mạch điều khiển là tổ hợp các tầng. Tầng là tổ hợp của các phần tử logic điện theo các phương trình điều khiển đã viết được ở trên. Mỗi phương trình điều khiển có thể xem như là một tầng. Trong đó Kn là hàmcủa các tầng và được gán cho các đầu ra công suất của các van điều khiển.3.3.1 Sơ đồ mạch nguồn(Hình vẽ kèm theo) 1.4 Sơ đồ động cơ bơm dầu thủy lực (Hình vẽ kèm theo) 1.5 Sơ đồ đầu vào PLC (Hình vẽ kèm theo) 1.6 Sơ đồ đầu ra PLC (Hình vẽ kèm theo) 1.7 Sơ dồ đấu các van điện từ (Hình vẽ kèm theo) 1.8 Thuyết minh địa chỉ các đầu vào ra sử dụng PLC S7-300 CPU314 gồm 16 đầu vào và 16 đầu ra số: 2.Gán địa chỉ vào ra. 2.1 Gán địa chỉ đầu vào PLC: Kí hiệu Đầu vào PLC Tên gọi ND I0.2 Nút bấm dừng hệ thống KĐ I0.1 Nút bấm khởi động động cơ S1 I0.4 CTHT hạn chế trên bàn ép S2 I0.5 CTHT chuyển nhanh chậm S3 I0.6 CTHT hạn chế dưới SP1max I0.7 Giới hạn lớn nhất áp lực ép SP2 I1.1 Giới hạn nhỏ nhất áp lực ép SP1min I1.0 Giới hạn giảm áp lực MIN trong khi ép HB I0.3 Tín hiệu hạ bàn ép 2.2 Gán địa chỉ đầu ra PLC: Kí hiệu Đầu ra PLC T ên g ọi K1 Q0.1 Động cơ làm việc ở chế độ Sao K2 Q0.2 Động cơ khởi động tam gi ác K3 Q0.0 Cấp nguồn cho đông cơ bơm dầu K4 Q0.3 Van điện từ đóng mở YV1 K5 Q0.4 Van điện từ đóng mở YV2 K6 Q0.5 Van điện từ đóng mở YV3 K7 Q0.6 Van điện từ đóng mở YV4 K8 Q0.7 Van điện từ đóng mở YV5 K9 Q1.0 Van điện từ đóng mở YV6 K10 Q1.2 Van điện từ đóng mở YV7 K11 Q1.3 Van điện từ đóng mở YV8 K12 Q1.4 Van điện từ đóng mở YV9 K13 Q1.5 Van điện từ đóng mở YV10 ChươngV Lập trình điều khiển công nghệ dưới dạng LAD và STL chú thích các dòng lệnh 4.1 Chương trình điều khiển hệ thống dưới dạng LAD : CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DƯỚI DẠNG STL