Luận văn Giới thiệu plc s7-300

Chöông 1 GIÔÙI THIEÄU PLC S7_300 1.1. Giôùi thieäu chung veà PLC S7_300 1.1.1 Caáu truùc chung cuûa moät PLC OUTPUT PLC laø thieát bò ñieàu khieån logic khaû trình (Program Logic Control), laø loaïi thieát bò cho pheùp thöïc hieän linh hoaït caùc thuaät toaùn ñieàu khieån soá thoâng qua 1 ngoân ngöõ laäp trình, thay cho vieäc phaûi theå hieän thuaät toaùn ñoù baèng maïch soá. Cuõng nhö caùc thieát bò laäp trình khaùc, heä thoáng laäp trình cô baûn cuûa PLC bao goàm 2 phaàn: khoái xöû lyù trung taâm (CPU:Central Processing Unit) vaø heä thoáng giao tieáp vaøo/ra (I/O) nhö sô ñoà khoái: INPUT PROCESSING UNIT Hình1.1: Sô ñoà khoái cuûa heä thoáng ñieàu khieån laäp trình Khoái ñieàu khieån trung taâm (CPU) goàm 3 phaàn: boä xöû lyù, heä thoáng boä nhôù vaø heä thoáng nguoàn cung caáp. Processor Memory Power Supply Hình1.2: Sô ñoà khoái toång quaùt cuûa CPU 1.1.2 Caáu truùc, chöùc naêng PLC S7_300 Caùc khoái chöùc naêng : ° Khoái tín hieäu (SM:singnal module) Khoái ngoõ vaøo digital: 24VDC, 120/230VAC Khoái ngoõ ra digital: 24VDC Khoái ngoõ vaøo analog: AÙp, doøng, ñieän trôû, thermocouple ° Khoái giao tieáp (IM): Khoái IM360/IM365 duøng ñeå noái nhieàu caáu hình. Chuùng ñieàu khieån nhieàu thanh ghi cuûa heä thoáng. ° Khoái giaû laäp (DM): Khoái giaû laäp DM370 döï phoøng caùc khoái tín hieäu chöa ñöôïc chæ ñònh. ° Khoái chöùc naêng (FM): theå hieän nhöõng chöùc naêng ñaëc bieät sau: Ñeám Ñònh vò Ñieàu khieån hoài tieáp ° Xöû lyù lieân laïc ( CP): Noái ñieåm-ñieåm Maïng PROFIBUS Ethernet coâng nghieäp 1.1.3 Module CPU Module CPU laø loaïi module coù chöùa boä vi xöû lyù, heä ñieàu haønh, boä nhôù, caùc boä thôøi gian, boä ñeám, coång truyeàn thoâng (RS485)… vaø coù theå coù 1 vaøi coång vaøo ra soá. Caùc coång vaøo ra soá coù treân module CPU ñöôïc goïi laø coång vaøo/ra onboard. PLC S7_300 coù nhieàu loaïi module CPU khaùc nhau. Chuùng ñöôïc ñaët teân theo boä vi xöû lyù coù trong noù nhö module CPU312, module CPU314, module CPU315… Nhöõng module cuøng söû duïng 1 loaïi boä vi xöû lyù, nhöng khaùc nhau veà coång vaøo/ra onboard cuõng nhö caùc khoái haøm ñaëc bieät ñöôïc tích hôïp saün trong thö vieän cuûa heä ñieàu haønh phuïc vuï vieäc söû duïng caùc coång vaøo/ra onboard naøy seõ ñöôïc phaân bieät vôùi nhau trong teân goïi baèng theâm cuïm chöõ IFM(Intergrated Function Module). Ví duï nhö Module CPU312 IFM, Module CPU314 IFM… Ngoaøi ra coøn coù caùc loaïi module CPU vôùi 2 coång truyeàn thoâng, trong ñoù coång truyeàn thoâng thöù hai coù chöùc naêng chính laø phuïc vuï vieäc noái maïng phaân taùn. Caùc loaïi module naøy phaân bieät vôùi caùc loaïi module khaùc baèng cuïm töø DP (Distributed Port) nhö laø module CPU315-DP. Trong luaän vaên söû duïng loaïi module 314 IFM seõ ñöôïc giôùi thieäu kó ôû phaàn sau. 1.1.4 Module môû roäng Caùc module môû roäng ñöôïc chia thaønh 5 loaïi chính: 1.1.4.1- PS (Power supply): Module nguoàn nuoâi. Coù 3 loaïi:2A, 5A, 10A. 1.1.4.2- SM (Signal module): Module môû roäng coång tín hieäu vaøo/ra, bao goàm: a-DI (Digital input): Module môû roäng caùc coång vaøo soá. Soá caùc coång vaøo soá môû roäng coù theå laø 8, 16, 32 tuyø töøng loaïi module. b-DO (Digital output): Module môû roäng caùc coång ra soá. . Soá caùc coång ra soá môû roäng coù theå laø 8, 16, 32 tuyø töøng loaïi module. c-DI/DO (Digital input/ Digital output): Module môû roäng caùc coång vaøo/ra soá.. Soá caùc coång vaøo/ra soá môû roäng coù theå laø 8 vaøo/8ra hoaëc 16 vaøo/ 16 ra tuyø töøng loaïi module. d-AI (Analog input): Module môû roäng caùc coång vaøo töông töï. Soá caùc coång vaøo töông töï coù theå laø 2, 4, 8 tuyø töøng loaïi module. e-AO (Analog output): Module môû roäng caùc coång ra töông töï. Soá caùc coång ra töông töï coù theå laø 2, 4 tuyø töøng loaïi module. f-AI/AO (Analog input/ Analog output): Module môû roäng caùc coång vaøo/ra töông töï. Soá caùc coång vaøo/ra töông töï coù theå laø 4 vaøo/2 ra hay 4 vaøo/4 ra tuyø töøng loaïi module. 1.1.4.3- IM (Interface module): Module gheùp noái, noái caùc module môû roäng alò vôùi nhau thaønh 1 khoái vaø ñöôïc quaûn lyù chung bôûi 1 module CPU. Thoâng thöôøng caùc module môû roäng ñöôïc gaù lieàn vôùi nhau treân 1 thanh ñôõ goïi laø rack. Treân moãi rack coù theå gaùn nhieàu nhaát laø 8 module môû roäng (khoâng keå module CPU, module nguoàn nuoâi. Moät module CPU S7_300 coù theå laøm vieäc tröïc tieáp vôùi nhieàu nhaát 4 racks vaø caùc racks naøy phaûi ñöôïc noái vôùi nhau baèng module IM. 1.1.4.4- FM (Function module): Module coù chuùc naêng ñieàu khieån rieâng. Ví duï nhö module PID, module ñieàu khieån ñoäng cô böôùc… 1.1.4.5- CP (Communication module): Module phuïc vuï truyeàn thoâng trong maïng giöøa caùc PLC vôùi nhau hoaëc giöõa PLC vôùi maùy tính. 1.1.5 Ngoân ngöõ laäp trình PLC S7_300 coù 3 ngoân ngöõ laäp trình cô baûn sau: ° Ngoân ngöõ “lieät keâ leänh”, kyù hieäu laø STL (Statement List). Ñaây laø daïng ngoân ngöõ laäp trình thoâng thöôøng cuûa maùy tính. Moät chöông trình ñöôïc gheùp bôûi nhieàu caâu leänh theo 1 thuaät toaùn nhaát ñònh, moãi leänh chieám 1 haøng vaø ñeàu coù caáu truùc chung laø “teân leänh”+”toaùn haïng”. Ví duï: ° Ngoân ngöõ “hình thang”, kyù hieäu laø LAD (Ladder Logic). Ñaây laø daïng ngoân ngöõ ñoà hoaï thích hôïp vôùi nhöõng ngöôøi quen thieát keá maïch ñieàu khieån logic. Ví duï: ° Ngoân ngöõ “hình khoái”, kyù hieäu laø FBD (Function Block Diagram). Ñaây laø daïng ngoân ngöõ ñoà hoaï thích hôïp vôùi nhöõng ngöôøi quen thieát keá maïch ñieàu khieån soá. Ví duï: Ñeå thuaän tieän trong vieäc laäp trình, trong luaän vaên naøy chuùng em choïn ngoân ngöõ LAD ñeå laäp trình. 1.2. Giôùi thieäu PLC S7_300 CPU314IFM 1.2.1 Caáu truùc boä nhôù Boä nhôù goàm 48KB RAM, 48KB ROM, khoâng coù khaû naêng môû roäng vaø toác ñoä xöû lyù gaàn 0.3ms treân 1000 leänh nhò phaân, boä nhôù ñöôïc chia treân caùc vuøng: + Vuøng chöùa chöông trình öùng duïng: OB (Organisation block):Mieàn chöùa chöông trình toå chöùc, trong ñoù: Khoái OB1: Khoái toå chöùc chính, maëc ñònh, thöïc thi laëp voøng. Noù ñöôïc baét ñaàu khi quaù trình khôûi ñoäng hoaøn thaønh vaø baét ñaàu trôû laïi khi noù keát thuùc. Khoái OB10 (Time of day interrupt): ñöôïc thöïc hieän khi coù tín hieäu ngaét thôøi gian. Khoái OB20 (Time delay interrupt): ñöôïc thöïc hieän sau 1 khoaûng thôøi gian ñaët tröôùc. Khoái OB35 (Cyclic Interrupt): khoái ngaét theo chu kì ñònh tröôùc Khoái OB40 (Hardware Interrupt): ñöôïc thöïc hieän khi tín hieäu ngaét cöùng xuaát hieän ôû ngoõ vaøo I124.0…I124.3 FC (Function): Mieàn chöùa chöông trình con ñöôïc toå chöùc thaønh haøm coù bieán hình thöùc ñeå trao ñoåi döõ lieäu vôùi chöông trình ñaõ goïi noù, ñöôïc phaân bieät bôûi caùc soá nguyeân. Ví duï: FC1, FC7, FC30…ngoaøi ra coøn coù caùc haøm SFC laø caùc haøm ñaõ ñöôïc tích hôïp saün trong heä ñieàu haønh. FB (Function Block): töông töï nhö FC, FB coøn phaûi xaây döïng 1khoái döõ lieäu rieâng goïi laø DB (Data Block) vaø cuõng coù caùc haøm SFB laø caùc haøm tích hôïp saün trong heä ñieàu haønh. + Vuøng chöùa caùc tham soá heä ñieàu haønh vaø chöông trình öùng duïng: - I (Process image input): Mieàn boä ñeäm döõ lieäu caùc ngoõ vaøo soá. Tröôùc khi baét ñaàu thöïc hieän chöông trình, PLC seõ ñoïc taát caû giaù trò logic cuûa caùc coång vaøo roài caát giöõ chuùng trong vuøng I. khi thöïc hieän chöông trình CPU seõ söû duïng caùc giaù trò trong vuøng I maø khoâng ñoïc tröïc tieáp töø ngoõ vaøo soá. - Q (Process image output): töông töï vuøng I, mieàn Q laø boä ñeäm döõ lieäu coång ra soá. Khi keát thuùc chöông trình, PLC seõ chuyeån giaù trò logic cuûa boä ñeäm Q tôùi caùc coång ra soá. - M (Memory): Mieàn caùc bieán côø. Do vuøng nhôù naøy khoâng maát sau moãi chu kì queùt neân chöông trìng öùng duïng seõ söû duïng vuøng nhôù naøy ñeå löu giöõ caùc tham soá caàn thieát. Coù theå truy nhaäp noù theo bit (M), byte (MB), theo töø (MW) hay töø keùp (MD). - T (Timer): Mieàn nhôù phuïc vuï boä thôøi gian bao goàm vieäc löu tröõ caùc giaù trò ñaët tröôùc (PV-Preset Value), caùc giaù trò töùc thôøi (CV-Current Value) cuõng nhö caùc giaù trò logic ñaàu ra cuûa Timer. - C (Counter): Mieàn nhôù phuïc vuï boä ñeám bao goàm vieäc löu giöõ caùc giaù trò ñaët tröôùc (PV-Preset Value), caùc giaù trò töùc thôøi (CV-Current Value) cuõng nhö caùc giaù trò logic ñaàu ra cuûa Counter. - PI: Mieàn ñòa chæ coång vaøo cuûa caùc module töông töï (I/O External input)ï. Caùc giaù trò töông töï taïi coång vaøo cuûa module töông töï seõ ñöôïc module ñoïc vaø chuyeån töï ñoäng theo nhöõng ñòa chæ. Chöông trình öùng duïng coù theå truy caäp mieàn nhôù PI theo töøng byte (PIB), töøng töø (PIW) hoaëc theo töøng töø keùp (PID). - PQ: Mieàn ñòa chæ coång ra cuûa caùc module töông töï (I/O External output)ï. Caùc giaù trò töông töï taïi coång vaøo cuûa module töông töï seõ ñöôïc module ñoïc vaø chuyeån töï ñoäng theo nhöõng ñòa chæ. Chöông trình öùng duïng coù theå truy caäp mieàn nhôù PI theo töøng byte (PQB), töøng töø (PQW) hoaëc theo töøng töø keùp (PQD). + Vuøng chöùa caùc khoái döõ lieäu, ñöôïc chia thaønh 2 loaïi: - DB (Data block): Mieàn chöùa caùc döõ lieäu ñöôïc toå chuùc thaønh khoái. Kích thöôùc hay soá löôïng khoái do ngöôøi söû duïng qui ñònh. Coù theå truy nhaäp mieàn naøy theo töøng bit (DBX), byte( DBB), töøng töø (DBW), töø keùp (DBD). - L (Local data block): Mieàn döõ lieäu ñòa phöông, ñöôïc caùc khoái chöông trình OB, FC, FB toå chöùc vaø söû duïngcho caùc bieán nhaùp töùc thôøi vaø trao ñoåi döõ lieäu cuûa bieán hình thöùc vôùi nhöõng khoái ñaõ goïi noù. Toaøn boä vuøng nhôù seõ bò xoaù sau khi khoái thöïc hieän xong. Coù theå truy nhaäp theo töøng bit (L), byte (LB), töø (LW), hoaëc töø keùp (LD). 1.2.2 Caùc ngoõ vaøo ra + 20 ngoõ vaøo soá ñöôïc ñònh ñòa chæ töø I124.0 ñeán I126.3 trong ñoù: Caùc ngoõ vaøo töø I124.0 ñeán I124.3 laø caùc ngoõ vaøo ñaëc bieät coù theå ñöôïc duøng laøm boä ñeám toác ñoä cao (high speed counter) ñeán 10Khz hoaëc ngaét ngoaøi. + Caùc ngoõ ra soá töø Q124.0 ñeán Q125.7 coù möùc ñieän aùp laø 24VDC vaø doøng toái ña laø 0.5A (16 ngoõ ra soá) + Coù 4 ngoõ vaøo Analog coù ñòa chæ töø PIW128 ñeán PIW134 vaø 1ngoõ ra töông töï coù ñòa chæ laø PQW128 vôùi tín hieäu doøng 20mA hoaëc aùp 10V coù ñoä phaân giaûi 11 bit vaø 1 bit daáu. Caùc ngoõ vaøo töông töï coù ñaëc ñieåm laø chæ ñöôïc truy caäp baèng töø (PIW) Hình1.3 :Caáu taïo cuûa PLC S7_300 CPU314IFM 1.2.3 Taäp leänh (söû duïng daïng LAD) 1.2.3.1 Caùc leänh cô baûn 1.2.3.1.1 Nhoùm leänh logic tieáp ñieåm a. Leänh GAÙN Ví duï: Khi ngoõ vaøo I0.0 leân möùc 1 thì ngoõ ra Q0.0 ON b. Leänh AND Ví duï: Khi I0.0 vaø I0.1 ñoàng thôøi leân möùc 1 thì ngoõ ra Q0.0 ON c. Leänh OR Ví duï: Khi 1 trong 2 ngoõ vaøo I0.0 hoaëc I0.1 leân möùc 1 thì ngoõ ra Q0.0 ON d. Leänh AND NOT Ví duï: Khi I0.0 leân möùc 1 vaø I0.1 ôû möùc 0 thì Q0.0 ON e. Leänh OR NOT Ví duï: Khi I0.0 möùc 1 hay I0.1 möùc 0 thì Q0.0 ON f. Leänh GAÙN coù ñieàu kieän ° Leänh gaùn giaù trò 1 Ví duï: ° Leänh gaùn giaù trò 0 Ví duï: 1.2.3.2. Nhoùm leänh so saùnh vôùi soá nguyeân vaø soá thöïc * Vôùi soá nguyeân a. So saùnh baèng Ví duï: b. So saùnh lôùn hôn Ví duï: c. So saùnh lôùn hôn hoaëc baèng Ví duï: d. So saùnh beù hôn Ví duï: Soá nguyeân 16 bits Soá nguyeân 32 bits e. So saùnh beù hôn hoaëc baèng Ví duï: * Vôùi soá thöïc a- So saùnh baèng b- So saùnh khaùc Ví duï: c- So saùnh lôùn hôn d- So saùnh lôùn hôn hoaëc baèng Ví duï: e- So saùnh lôùn hôn f- So saùnh beù hôn hoaëc baèng Ví duï: 1.2.3.3. Caùc leänh toaùn hoïc * Vôùi soá nguyeân a. Leänh coäng soá nguyeân Ví duï: Soá nguyeân 16 bits Soá nguyeân 32 bits b- Leänh tröø soá nguyeân Ví duï: Soá nguyeân 16 bits Soá nguyeân 32 bits c- Leänh nhaân soá nguyeân Ví duï: Soá nguyeân 16 bits Soá nguyeân 32 bits d- Leänh chia soá nguyeân Ví duï: Soá nguyeân 16 bits Soá nguyeân 32 bits * Vôùi soá thöïc a- Leänh coäng soá thöïc b- Leänh tröø soá thöïc Ví duï: c- Leänh nhaân soá thöïc d- Leänh chia soá thöïc Ví duï: 1.2.3.4 . Leänh ñoåi kieåu döõ lieäu Caùc leänh chuyeån: a-Soá BCDsoá nguyeân 16 bits b- Soá BCDsoá nguyeân 32 bits Ví duï: c-Soá nguyeân 16 bitsBCD d- Soá nguyeân32 bitsBCD Ví duï: e- Soá nguyeân16 bitssoá nguyeân32bits Ví duï: f- Soá nguyeân 32bitssoá thöïc Ví duï: g- Leänh laøm troøn soá (soá thöïcsoá nguyeân 32 bits) Ví duï: 1.2.3.5 . Boä thôøi gian (Timer) Boä thôøi gian laø boä taïo thôøi gian treã t mong muoán giöõa tín hieäu logic ñaàu vaøo u(t) vaø tín hieäu logic ñaàu ra y(t). S7_300 coù 5 loaïi Timer khaùc nhau. Thôøi gian treã t mong muoán ñöôïc khai baùo vôùi Timer baèng 1 giaù trò 16 bits trong ñoù 2 bits cao nhaát khoâng söû duïng, 2bits cao keá tieáp laø ñoä phaân giaûi cuûa Timer, 12 bits thaáp laø 1 soá nguyeân BCD trong khoaûng 0999 ñöôïc goïi laø PV(Preset Value). Thôøi gian treã t chính laø tích: t=Ñoä phaân giaûi*PV 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Khoâng söû duïng Giaù trò PV döôùi daïng maõ BCD Ñoä phaân giaûi 0 0 10ms 0 1 100ms 1 0 1s 1 1 10s Thôøi gian coù theå ñöôïc khai baùo döôùi daïng baèng kieåu S5T Ví duï: S5T#3s Trong luaän vaên söû duïng loaïi Timer SD laø loaïi Timer treã theo söôøn leân khoâng coù nhôù (On Delay Timer):Ngoõ ra leân möùc 1 khi ngoõ vaøo EN=1 vaø giaù trò CV (Current Value)=0. Ví duï: Khi ngoõ vaøo I0.0 leân möùc 1 thì sau 2s T1 seõ ON 1.2.3.6 Boä ñeám (Counter) Counter laø boä ñeám coù chöùc naêng ñeám söôøn xung cuûa tín hieäu ñaàu vaøo. Coù toái ña 256 Counter ñöôïc kí hieäu töø C0C255 Ví duï: Loaïi Counter ñeám leân vaø ñeám xuoáng CU : tín hieäu ñeám leân (BOOL) CD : tín hieäu ñeám (BOOL) S : tín hieäu ñaët (BOOL), khi coù söôøn leân thì giaù trò ñaët ñöôïc naïp cho CV PV : giaù trò ñaët (WORD) R : tín hieäu xoaù (BOOL), khi coù söôøn leân thì giaù trò CV ñöôïc xoaù veà 0. Q : ngoõ ra CV : giaù trò hieän taïi cuûa boä ñeám daïng Integer CV_BCD : giaù trò hieän taïi cuûa boä ñeám daïng BCD Loaïi Counter ñeám leân Gioáng loaïi Counter treân nhöng khoâng coù chaân kích ñeám xuoáng. 1.3. Giaûi phaùp maïng Maïng coâng nghieäp laø heä thoáng ño löôøng vaø ñieàu khieån hieän ñaïi bao goàm maùy tính, PLC, vi xöû lyù gheùp noái vôùi caûm bieán vaø chaáp haønh, thoâng thöôøng caùc thieát bò naøy khoâng taäp trung maø phaân taùn, vieäc trao ñoåi thoâng tin ñöôïc thöïc hieän döôùi daïng soá vaø truyeàn noái tieáp. Maïng coâng nghieäp thöôøng goàm 7 lôùp: Lôùp vaät lyù, lôùp lieân keát döõ lieäu, lôùp maïng, lôùp vaän chuyeån, lôùp phieân, lôùp trình vaø lôùp öùng duïng. Tuy nhieân coù 1 soá maïng ngöôøi ta chæ thieát keá treân hai hoaëc ba lôùp cô baûn, tuyø vaøo moãi haõng maø coù caùc maïng khaùc nhau. Sau ñaây laø 1 soá maïng coâng nghieäp ñaõ ñöôïc söû duïng roäng raõi: - Maïng Ethernet - Foundation FieldBus, MPI, Profibus - Can - DiviceNet - ModBus - SDS (Smart distributed System) - InterBus-S - AS-Interface (Actuaator Sensor Interface) - Combobus-S, Combobus-D Trong luaän vaên naøy chæ giôùi thieäu moät soá maïng coâng nghieäp ñang ñöôïc söû duïng vaø ñi saâu vaøo tìm hieåu söï hoã trôï cuûa PLC S7_300 vaøo keát noái maïng vaø giao tieáp vôùi maùy tính. Hieän nay, ñeå giao tieáp giöõa PLC vôùi maùy tính, ñôn giaûn nhaát laø söû duïng phaàn meàm WinCC ñöôïc caøi ñaët treân maùy tính cuøng vôùi caùp chuyeån ñoåi PPI hoaëc MPI (Neáu muoán keát noái nhieàu PLC) chuyeån ñoåi tín hieäu RS485 sang RS232 truyeàn sang maùy tính vaøo coång Com RS232. WinCC laø phaàn meàm töông ñoái maïnh bao goàm caùc thö vieän ñöôïc vieát saün tuy nhieân WinCC chöa phaûi laø 1 ngoân ngöõ laäp trình höôùng ñoái töôïng hoaøn chænh nhö C++, Delphi hay Visual Basic maø laø phaàn meàm ñoùng goùi caùc thao taùc, öùng duïng, hoaït ñoäng thoâng duïng trong coâng nghieäp döïa treân ngoân ngöõ laäp trình C. Vì theá seõ ñôõ maát coâng söùc raát nhieàu ñeå laäp trình treân PLC vaø treân maùy tính khi söû duïng phaàn meàm WinCC vaø ngöôïc laïi, neáu duøng caùc ngoân ngöõ laäp trình nhö C++, Delphi hay Visual Basic, khi ñoù ta phaûi laäp trình maïng cho heä thoáng vaø phaûi döïa vaøo caùc haøm laäp saün cho Module truyeàn thoâng cuûa PLC S7_300. Khoâng phaûi moïi CPU ñeàu coù Module truyeàn thoâng CP (Communication Processor), CP coù öu ñieåm laø coù söï hoã trôï maïnhveà haøm thö vieän vaø tính naêng vöôït troäi nhö toác ñoä, soá Byte döõ lieäu vaø söï töông thích cao. Tuy nhieân haàu heát caùc CPU ñeàu coù ít nhaát 1 coång MPI laø coång COM RS485 duøng ñeå ñoå chöông trình vaøo ROM cuûa PLC, giao tieáp vaø noái maïng. Moät soá haøm ñöôïc laäp trình saün ñeå phuïc vuï cho coång COM: - SFC60”GD_SND” (global data send): gôûi döõ lieäu döôùi daïng goùi GD, goùi GD phaûi ñöôc taïo tröôùc baèng phaàn meàm STEP7 (seõ ñöôïc trình baøy kó ôû trong chöông truyeàn thoâng baèng MPI). - SFC61”GD_RCV” (global data receive): nhaän döõ lieäu döôùi daïng goùi GD. - SFC65”X_SEND”: gôûi döõ lieäu ñeán ñoái taùc truyeàn thoâng khaùc. - SFC66”X_RCV” : nhaän döõ lieäu töø ñoái taùc truyeàn thoâng khaùc. Chöông 2 : THÖ VIEÄN HAØM S7 300 THOÂNG DUÏNG 2.1. Boä ñeám toác ñoä cao 2.2. Haøm chuyeån ñoåi SCALE FC105 Ñeå vieäc chuyeån ñoåi thuaän tieän, ta coù theå söû duïng caùc haøm thö vieän. Haøm thö vieän FC105 (Thö vieän Standard, muïc TI-S7 converting blocks) coù coâng duïng chuyeån ñoåi döõ lieäu ñaàu vaøo PIW cuûa module Analog daïng INT sang daïng ñaïi löôïng caàn ño. Noù laø haøm tuyeán tính: OUT= Trong ñoù: OUT: giaù trò ñaïi löôïng ño, daïng soá thöïc. IN : soá ño töø PIW (ngoõ vaøo Analog), daïng soá nguyeân K2 : giaù trò soá nguyeân giôùi haïn treân ôû ñaàu vaøo PIW (27648) K1 : giaù trò soá nguyeân giôùi haïn döôùi ôû ñaàu vaøo PIW vôùi ñaàu vaøo Bipolar : -27648 Vôùi ñaàu vaøo Unipolar: 0 HI_LIM : giôùi haïn treân ñaïi löôïng ño. LO_LIM: giôùi haïn döôùi ñaïi löôïng ño. Bieán ñoåi naøy coù theå minh hoïa qua ñoà thò OUT HI_LIM K1 K2 IN LO_LIM Hình :Ñoà thò bieán ñoåi FC105 Ví duï: Neáu ñaàu vaøo PIW128 cuûa Module Analog coù thang ño 010V Ta goïi haøm FC105, vaø gaùn caùc tham soá töông öùng ñeå ñöôïc ñaàu ra laø soá thöïc tính theo ñôn vò Volt, ñöa ñeán MD0 Haøm FC105 daïng LAD: Neáu giaù trò ôû ñaàu vaøo PIW128 laø 9123, ta coù ñaàu ra laø 3,3(v) 2.3. Haøm SFC40 (EN_INT) Haøm coù taùc duïng gôõ boû maët naï che: Cuûa 1 tín hieäu ngaét, Cuûa 1 nhoùm caùc tín hieäu ngaét hoaëc Cuûa taát caû caùc tín hieäu ngaét vaø tín hieäu baùo loãi khoâng ñoàng boä. Khi 1 tín hieäu ngaét hay baùo loãi khoâng ñoàng boä ñöôïc gôõ boû maët naï che, heä thoáng seõ goïi khoái OB töông öùng chöùa chöông trình xöû lyù moãi khi xuaát hieän tín hieäu ngaét, baùo loãi naøy. Haøm SFC40 coù caùc tham bieán hình thöùc vaøo ra nhö sau: Loaïi bieán Teân bieán Kieåu döõ lieäu YÙ nghóa IN MODE Byte Xaùc ñònh loaïi tín hieäu ngaét, baùo loãi ñöôïc boû maët naï che: B#16#0:Boû maët naï che cho taát caû caùc tín hieäu ngaét vaø tín hieäu baùo loãi khoâng ñoàng boä. B#16#1:Boû maët naï che cho caùc tín hieäu ngaét, baùo loãi thuoäc 1 nhoùm nhaát ñònh. Nhoùm caùc tín hieäu naøy phaûi ñöôïc chæ thò bôûi teân khoái OB ñaàu tieân cuûa nhoùm cho bieán OB_NR. B#16#2: Boû maët naï che cho 1 tín hieäu ngaét. Tín hieäu ngaét ñöôïc boû maët naï phaûi ñöôïc chæ thò bôûi teân khoái OB töông öùng cho bieán OB_NR. IN OB_NR Int Teân khoái OB cuûa tín hieäu ngaét, baùo loãi ñöôïc boû maët naï che. OUT RET_VAL Int Giaù trò traû veà cuûa haøm W#16#0000:Haøm laøm vieäc bình thöôøng W#16#8090:Döõ kieäu cho OB_NR bò sai. Ví duï: daïng LAD cuûa haøm SFC40 2.4 Haøm SFC0 : thieát laäp ñoàng hoà . Vôùi haøm naøy ta coù theå thieát laäp thôøi gian (ngaøy, giôø, phuùt vaø giaây cho ñoàng hoà cuûa CPU). Khi ta goïi haøm SFC0 laø luùc khôûi ñoäng cho ñoàng hoà . Ñoàng hoà sau ñoù seõchaïy theo ngaøy giôø ñaõ thieát laäp Ngoõ vaøo PDT nhaäp ngaøy giôø muoán thieát laäp (kieåu döõ lieäu DT , chaúng haïn neáu baïn muoán thieát laäp ngaøy giôø laø Ngaøy 15 thaùng 1 naêm 1995 luùc 10 giôø 30 phuùt 30 giaây thì ta nhaäp DT#1995-01-15-10:30:30 ). Chaân RET_VAL traû veà maõ cuûa loãi neáu coù loãi xaûy ra trong suoát quaù trình thöïc hieän leänh. 2.5. Haøm SFC1 Read_clock Vôùi haøm naøy ta coù theå ñoïc ngaøy hieän taïi trong ñoàng hoà cuûa CPU 2.6. Haøm SFC20 BLKMOV Vôùi haøm naøy ta coù theå copy noäi dung töø vuøng nhôù naøy ñeán vuøng nhôù khaùc . Phaïm vi söû duïng :coù theå sao cheùp taát caû caùc kieåu döõ lieäu ngoaïi tröø Caùc khoái loaïi : FB , SFB , FC , SFC , OB . Counters Timerd Caùc vuøng nhôù I/O ngoaïi vi . Caùc tham soá cuûa haøm : SCR BLK : Vuøng nhôù nguoàn (khoâng cho pheùp döõ lieäu kieåu chuoåi ). RET_VAL : Maõ cuûa loãi seõ ñöôïc traû veà ôû ñaàu ra naøy . DST BLK : Vuøng nhôù ñích ( khoâng cho pheùp döõ lieïu kieåu chuoåi). FChuù yù : Vuøng nhôù nguoàn vaø ñích khoâng ñöôïc truøng laép . Neáu vuøng döõ lieäu nguoàn lôùn hôn vuøng döõ lieäu ñích thì haøm chæ sao cheùp nhöõng döõ lieäu töø vuøng nguoàn töông öùng vôùi khaû naênglöu tröõ cuûa vuøng ñích . Ngöôïc laïi neáu vuøng döõ lieäu ñích lôùn hôn vuøng döõ lieäu nguoàn thì chæ vuøng döõ lieäu ñích töông öùng vôùi vuøng döõ lieäu nguoàn ñöôïc sao cheùp döõ lieäu . 2.7. Haøm SFC 21 FILL Vôùi haøm naøy ta coù theå khôûi taïo moät vuøng nhôù (vuøng nguoàn ) vôùi noäi dung cuûa vuøng nhôù khaùc . Haøm SFC21 seõ cheùp noäi dung vaøo vuøng ñích cho ñeán khi hoaøn toaøn ñaày ñuû BVAL : Giaù trò ban ñaàu muoán ñieàn vaøo vuøng ñích . BLK : khoái döõ lieäu ñích muoán ñieàn vaøo . F Chuù yù : Vuøng nguoàn vaø vuøng ñích khoâng ñöôïc truøng laép .Neáu vuøng ñích khoâng phaûi laø boäi cuûa nguoàn vaøo veà chieàu daøi cuûa boä nhôù thì döõ lieäu vaãn cöù ghi vaøo cho ñeán byte cuoái cuøng cuûa vuøng nhoù ñích . Haøm naøy seõ khoâng hoaït ñoäng neáu con troû ñeán vuøng nguoàn vaø vuøng ñích laø lieåu Bool. 2.8.Haøm SFC22 CREAT DB Vôùi haøm SFC22 (create data block) ta coù theå khoái döõ lieäu maø khoâng chöùa giaù ban ñaàu naøo. Khoâng chæ theá chieàu daøi cuûa khoái döõ lieäu ta coù theå chuû ñoäng löïa choïn vaø phaûi ñaët soá hieäu cho khoái döõ lieäu ñaõ taïo trong taàm aán ñònh tröôùc Ñaët tham soá cho haøm SFC22 : LOW_LIMIT : Giaù trò giôùi haïn döôùi laø soá nhoû nhaát trong taàm soá maø baïn coù theå gaùn cho khoái . UP_LIMIT : Giaù trò giôùi haïn treân laø soá cao nhaát trong taàm maø baïn coù theå gaùn cho khoái . COUNT : Giaù trò ñeám xaùc ñònh soá byte löu tröõ trong toaøn khoái .(kieåu W : MW2) Soá khoái döõ lieäu laø soá cuûa caùc khoái döõ lieäu ñöôïc taïo ra. 2.9. Haøm SFC24 TEST DB Vôùi haøm SFC24 (test data block ) ta coù ñöôïc nhöõng thoâng tin veà khoái döõ lieäu toàn taïi trong vuøng nhôù laøm vieäc naøo ñoù cuûa CPU. Haøm SFC24 truy ra soá caùc byte döõ lieäu trong khoái DB chæ ñoïc ñöôïc. Caùc tham soá cuûa haøm : DB_number : soá cuûa DB ñöôïc kieåm tra. Soá byte döõ lieäu maø DB ñöôïc choïn chöùa . Thoâng tin veà vieäc baûo veä cuûa DB( 1 nghóa laø chæ ñoïc , khoâng theå söûa chöõa). 2.10. Haøm SFC46 Vôùi haøm SFC46 ta coù theå chuyeån CPU sang cheá ñoä stop. Haøm STP khoâng coù thoâng soá . 2.11. Haøm SFC47 Vôùi haøm SFC47 “WAIT” , ta coù theå laäp trình thôøi gian treã hay thôøi gian chôø trong chöông trình cuûa ngöôøi söû duïng. Baïn coù theå laäp trình treã ñeán 32767 mili giaây.Thôøi gian treã nhoû nhaát coù theã phuï thuoäc vaøo töøng loaïi CPU ñaëc bieät vôùi cuøng moät haøm SFC47. F Chuù yù : Ñoái vôùi S7-300 , ngoaïi tröø CPU 318 , thôøi gian treã vôùi haøm SFC47 laø thôøi gian nhoû nhaát . Thoâng soá cuûa haøm : ñaàu vaøo WT chöùa thôøi gian treã ms.(ví duï neáu MW20=2000 thì khi En töø 0 leân 1 thì 2mili giaây sau ENO seõ leân 1. 2.12. Haøm SFC60 GD_SND Vôùi haøm SFC60(global data send) döõ lieäu cuûa voøng GD ñöôïc taäp hôïp vaø göûi ñi treân con ñöôøng ñaëc bieät. Goùi voøng GD phaûi ñöôïc nhaän dieän bôûi STEP 7. Haøm SFC60 coù theå ñöôïc goïi ôû baát kyø ñieåm naøo trong chöông trình cuûa ngöôøi söû duïng. Döõ lieäu sau ñoù ñöôïc taäp hôïp vaø göûi ñi trong lôùp öu tieân cao hôn.Khi chöông trình trôû veà thì haøm bò ngaét , ñieàu naøy seõ caét ngay laäp töùc vaø döõ lieäu caùi maø ñaõ ñöôïc taäp hôïp xong bò boû. Thuû tuïc naøy coù nghóa laø trong suoát quaù trình xöû lyù cuûa lôùp öu tieân cao hôn, döõ lieäu ñuùng ñöôïc truyeàn. Goùi voøng GD chæ ñuùng vôùi caùc loaïi döõ lieäu sau : Loaïi döõ lieäu ñôn giaûn : Bit, byte, word vaø double word . Moät maûng nhöõng byte, word vaø double word daøi ñeán chieàu daøi nhaát ñònh ñöôïc xaùc ñònh theo moãi CPU. Goùi voøng GD treân CPU gôûi ñi döõ lieäu coù caáu truùc khoâng ñöôïc töï ñoäng xaùc nhaän laø döõ lieäu taäp hôïp laø hoaøn toaøn ñuùng. Cho ví duï, tröôøng hôïp khi daõy chöùa nhöûng byte hay maûng nhöõng byte maø coù chieàu daì lôùn hôn chieàu daøi toái ña cho pheùp cuûa CPU.Tuy nhieân neáu baïn ñoøi hoûi ñuùng cho toaøn boä goùi voøng GD, baïn phaûi thöïc hieän nhöõng thuû tuïc döôùi ñaây. Disable hoaëc laøm treã nhöõng khoái ngaét öu tieân cao vaø loãi ñoàng xaûy ra baèng caùch goïi haøm SFC39”DIS_DIS” hay “SFC41”DIS_AIRT”. Goïi haøm SFC60”GD_SND” Enable caùc khoái ngaét öu tieân cao hôn vaø loãi ñoàng boä trôû laïi baèng caùch goïi haøm SFC40”EN_IRT” hay SFC42”EN_AIRT”. Thoâng soá cuûa haøm : CIRCLE_ID :Soá cuûa nhöõng goùi voøng GD caùi maø seõ ñöôïc gôûi seõ ñöôïc nhaäp vaøo ôû chaân naøy. Baïn phaûi nhaän daïng goùi döõ lieäu naøy vôùi S7. Cho pheùp giaù trò töø 1 ñeán 16. Giaù trò lôùn nhaát coù theå cuûa GD tuyø vaøo töøng loaïi CPU. BLOCK_ID :Soá cuûa nhöõng goùi voøng GD ñöôïc gôûi ñi trong soá voøng GD ñöôïc choïn. Soá naøy ñöôïc set lieân luïc trong suoát quaù trình nhaän daïng cuûa chu kyø GD bôûi S 7.Giaù trò cho pheùp laø töø 1 ñeán 3 vaø giaù trò lôùn nhaát tuyø thoäc vaøo töøng loaïi CPU. 2.13. Haøm SFC61 "GD_RCV" Vôùi haøm SFC61 "GD_RCV" (global data receive), döõ lieäu töø moät khung voøng GD ñeán vaø chæ chính xaùc moät goùi tin ñöôïc nhaän vaø ñöa vaøo goùi nhaän. Ñieàu naøy phaûi ñaõ ñöôïc nhaän ra baèng phaàn meàm S700 . Haøm SFC61 "GD_SND" coù theå ñöôïc goïi ôû baát kyø vò trí naøo trong chöông trình cuûa ngöôøi söû duïng. Caùch söû duïng vaø thoâng soá cuûa haøm GD_RCV cuõng töông töï nhö haøm GD_SND . Kieåu döõ lieäu cuõng hoaøn toaøn gioáng nhau 2.14. Haøm SFC63(AB_CALL) Haøm SFC63 goïi moät khoái maõ vieát baèng laäp trình hôïp ngöõ. Khoái maõ vieát baèng hôïp ngöõ caùi maø ñöôïc vieát baèng laäp trình ngoân ngöõ C hoaëc Assembler vaø roài ñöôïc dòch ra. Ta chæ coù theå söû duïng khoái maõ Assembly vôùi CPU614. Ñeå ñoïc ñöôïc thoâng tin nay ñuû hôn veà thoâng soá cuûa haøm SFC63 ta coù theå ñoïc taøi lieäu veà CPU 614. Coù moät taøi lieäu höôùng daãn rieâng cho khoái maõ hoaù duøng ngoân ngöõ Assembler . 2.15. Haøm SFC64 “TIME_TCK”(time tick) Ta coù theå ñoïc thôøi gian heä thoáng cuûa CPU baèng haøm naøy. Thôøi gian heä thoáng laø moät “thôøi gian ñeám” ñeám tuaàn hoaøn töø 0 ñeán moät giaù trò lôùn nhaát laø 2147483647ms. Trong tröôøng hôïp coù moät söï traøn thì thôøi gian heä thoáng ñöôïc ñeám laïi vôùi giaù trò baét ñaàu laø 0. Ñoä phaân giaûi vaø thôøi gian chính xaùc cuûa heä thoáng laø 1ms ñoái vôùi S7_400 vaø S7_318, ø 10ms vôùi taát caû caùc CPU 300 khaùc.Thôøi gian heä thoáng bò aûnh höôûng chæ bôùi chöùc naêng ñieàu haønh cuûa CPU. Ta coù theå duøng thôøi gian heä thoáng ñeå ño löôøng quaù trình baèng vieäc so saùnh keát quaû cuûa 2 laàn goïi haøm SFC64. Ñaàu ra RET_VAL chöùa thoâng soá cuûa thôøi gian heä thoáng trong taàm töø 0 ñeán 231-1ms. Mode System time Start Lieân tuïc update Run Hot restart(not with S7-300 and S7-400 H) Warm restart Tieáp tuïc vôùi giaù trò ñöôïc löu khi chuyeån sang stop mode Cold restart Bò xoùa boû vaø khôûi ñoäng laïi vôùi soá Stop Bò stop vaø traû veà giaù trò hieän taïi 2.16. Haøm SFC65 "X_SEND” Vôùi haøm SFC65”X_SEND” ta gôûi döõ lieäu tôùi moät CPU lieân keát ôû beân ngoaøi phaïm vi traïm S7. Döõ lieäu ñöôïc nhaän treân CPU naøy baèng vieäc söû duïng haøm SFC65 "X_SEND”. Ta coù theå xaùc nhaän döõ lieäu vôùi thoâng soá vaøo REQ_ID. Danh ñinh naøy seõ ñöôïc gôûi keøm theo cuøng vôùi döõ lieäu. Baïm coù theå ñaët giaù trò cho thoâng soá naøy treân CPU lieân keát beân ngoaøi ñeå tìm ra döõ lieäu nguoàn. Döõ lieäu ñöôïc gôûi sau khi goïi haøm thì haøm SFC65 khai baùo thoâng soá REQ = 1. Phaûi chaùc raèng vuøng döõ lieäu gôûi phaûi ñöôïc xaùc ñònh bôûi SD( treân CPU gôûi) nhoû hôn hoaëc gioáng kích thöôùc vôùi vuøng döõ lieäu ñöôïc xaùc ñònh laø nhaän bôûi thoâng soá RD( treân CPU lieân keát). Neáu SD laø döõ lieäu kieåu BOOL thì RD cuõng coù kieåu döõ lieäu laø BOOL. Caùc thoâng soá cuûa haøm : DEST_ID :Thoâng soá ñòa chæ ñích ,chöùa ñaïi chæ MPI cuûa CPU lieân keát (I, Q, M, D, L). REQ_ID : Thoâng soá naøy ñöôïc duøng ñeå xaùc nhaän döõ lieäu döõ lieäu treân CPU lieân keát(I, Q, M, D, L) . SD : Tham chieáu ñeán vuøng gôûi (cho pheùp caùc kieåu döõ lieäu sau: BOOL, BYTE, CHAR WORD, INT, DWORD DINT, REAL, DATE, TOD TIME, S5_TIME RET_VAL :Traû veà maõ cuûa loãi neáu quaù trình söû lyù coù loãi. BUSY BUSY: kieåu BOOL, I, Q, M, D, L BUSY=1: Göûi chöa xong. BUSY=0: Göûi ñaõ xong nhöng khoâng coù theâm haøm gôûi tieáp. 2.17. Haøm SFC66"X_RCV” Vôùi haøm SFC66 "X_RCV," ta coù theå nhaän döõ kieäu ñöôïc göûi bôûi 1 hoaëc nhieàu traïm khaùc. Vaø ñoàng thôøi cuõng kieåm tra ñöôïc coù hay khoâng döõ lieïu ñang chôø ñeå ñöôïc sao cheùp, döõ lieäu ñaõ ñöôïc nhaäp trong haøng chôø bôûi heä ñieàu haønh. Ta coù theå cheùp moät khoái döõ lieäu sau cuøng cuûa haøng chôø sang 1 vuøng nhaän ñaõ choïn. Caùc thoâng soá cuûa haøm : cuõng gioáng nhö haøm FSC65”X_SEND” 2.18 Haøm FB41”CONT_C” Sô ñoà caáu truùc FB41”CONT_C” ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu khieån caùc quaù trình kyõ thuaät vôùi caùc bieán ñaàu vaøo vaø ra töông töï nhö treân cô sôû thieát bò khaû trình Simatic. Trong khi thieát laäp tham soá, coù theå tích cöïc hoaëc khoâng tích cöïc moät soá thaønh phaàn chöùc naêng cuûa boä ñieàu khieån PID cho phuø hôïp vôùi ñoái töôïng. Module meàm PID bao goàm: Tín hieäu ñaàu vaøo SP_INT: Leänh nhaäp möùc tín hieäu ñieàu khieån, laø soá thöïc, tính theo giaù trò % cuûa tín hieäu cöïc ñaïi thang ñieàu khieån. Tín hieäu phaûn hoài PV_PER: Tínhieäu phaûn hoài laáy töø ñoái töôïng ñöôïc ñieàu khieån. Noù thöôøng ñöôïc ñoïc töø moät caûm bieán Analog qua ñaàu vaøo Analog neân ngöôøi ta choïn kieåu döõ lieäu ñaàu vaøo naøy laø soá nguyeân kieåu Word. Chöùc naêng CRP_IN bieán ñoåi kieåu döõ lieäu töø soá nguyeân sang daïng soá thöïc tính theo % cho phuø hôïp vôùi leänh. Do Module Analog coù giôùi haïn thang ño tuyeán tính laø 27648 neân ta coi giôùi haïn ñoù laø 100% vaø tín hieäu ra CRP_IN ñöôïc tính: CRP_IN=PV_PER Ñeå hieäu chænh giaù trò caûm bieán phaûn hoài, khoái chöùc naêng PV_NORM seõ thöïc hieän bieán ñoåi tuyeán tính, hieäu chænh ñoä nhaïy (PV_FAC) vaø ñoä troâi (PV_OFF): PV_NORM= CRP_INPV_FAC +PV_OFF Khi thay theá caûm bieán, ta caàn hieäu chænh 2 giaù trò treân ñeå keát quaû ño löôøng khoâng ñoåi. Trong tröôøng hôïp tín hieäu phaûn hoài khoâng thu ñöôïc töø caûm bieán coù döõ lieäu töông öùng ñaàu vaøoPV_PER, ta coù theå ñöa qua tính toaùn khaùc vaø ñöa ñeán ñaàu vaøo PV_IN daïng soá thöïc, tính theo %, luùc ñoù leänh PVPER_ON phaûi ñaët veà möùc “0”. Khoái seõ so saùnh 2 giaù trò vaøo, cho ra tín hieäu sai leäch. Tín hieäu sai leäch ñöôïc ñöa qua khoái chöùc naêng DEADBAND ñeå heä thoáng khoâng hoaït ñoäng vôùi caùc sai leäch nhoû döôùi möùc caàn taùc ñoäng. Ñieàu naøy caàn thieát neáu caùc heä laøm vieäc trong moâi tröôøng nhieàu nhieãu. Trong moâi tröôøng ít nhieãu, ta giaûm DEAD_W veà “0” ñeå taêng ñoä nhaïy, ñoä chính xaùc cuûa heä thoáng. Heä soá khueách ñaïi tín hieäu sai leäch cuûa heä chính laø thaønh phaàn tæ leä Kp, ñöôïc ñaët baèng heä soá GAIN. GAIN laø soá thöïc, neáu choïn lôùn heä seõ taùc ñoäng nhanh, chính xaùc nhöng deã maát oån ñònh. Khaâu PID thöïc söï goàm 3 thaønh phaàn: Thaønh phaàn tæ leä, ñöôïc löïa choïn nhôø leänh chuyeån maïch P_SEL Thaønh phaàn tích phaân ñöôïc hình thaønh bôûi khoái chöùc naêng INT vaø ñöôïc choïn nhôø leänh chuyeån maïch I_SEL. Tính chaát khoái tích phaân xaùc ñònh nhôø giaù trò haèng soá thôøi gian TI (Döõ lieäu kieåu TIME), giaù trò ban ñaàu I_ITLVAL (Daïng soá thöïc tính theo %). Coù söû duïng giaù trò ban ñaàu hay khoâng tuyø thuoäc leänh I_ITL_ON, vaø coù theå duøng quaù trình tích phaân giöõ nguyeân giaù trò ñaàu ra baèng leänh INT_HOLD. Thaønh phaàn vi phaân ñöôïc hình thaønh bôûi khoái chöùc naêng DIF, ñöôïc löïa choïn nhôø leänh chuyeån maïch D_SEL. Tính chaát khoái vi phaân ñöôïc xaùc laäp bôûi haèng soá thôùi gian TD (Döõ lieäu kieåu TIME) vaø thôøi gian giöõ chaäm TM_LAG (Döõ lieäu kieåu TIME). Ba thaønh phaàn naøy ñöôïc coäng vôùi nhau. Nhôø caùc leänh chuyeån maïch P_SEL, I_SEL, D_SEL maø ta coù theå thaønh laäp caùc cheá ñoä ñieàu khieån P, PI, PD, PID khaùc nhau. ° Tín hieäu sai leäch toånghôïp ñöôïc coäng theâm thaønh phaàn DISV duøng ñeå buø taùc ñoäng hieãu theo chieàu thuaän. Giaù trò cuûa DISV coù daïng soá thöïc, tính theo %. ° Tín hieäu sai leäch ñöôïc ñöa qua boä haïn cheá möùc tín hieäu ñieàu khieån LMNLIMIT. Möùc haïn cheá treân LMN_HLM vaø haïn cheá döôùi LMN_LLM ñöôïc ñöa vaøo daïng soá thöïc, tính theo%. Ñaàu vaøo cuûa khoái ñöôïc löïa choïn theo cheá ñoä baèng tay hay töï ñoäng nhôø leänh MAN_ON. Ñaàu vaøo MAN, daïng soá thöïc, tính theo %, duøng ñeå ñaët möùc tín hieäu ra LMN trong cheá ñoä ñieàu khieån baèng tay. ° Khoái LMN_NORM bieán ñoåi tuyeán tính, buø leäch tónh vaø ñoä nhaïy cuûa cô caáu chaáp haønh. Tín hieäu ñieàu khieån ñaàu ra LMN coù daïng soá thöïc, tính theo %. LMN=LMNLIMITLMN_FAC+LMN_OFF ° Khoái CRP_OUT bieán ñoåi tín hieäu ra daïng soá thöïc ra daïng soá nguyeân LMN_PER thích öùng vôùi daïng ra caùc Module ra Analog. LMN_PER=LMN ° Caùc ñaàu ra trung gian, kieåm tra: PV_IN: Tín hieäu phaûn hoài, daïng soá thöïc, tính theo % ôû ñaàu vaøo maïch so saùnh. ER: Tín hieäu sai leäch sau khi truyeàn qua DEADBAND. LMN_P, LMN_I, LMN_D: caùc thaønh phaàn tæ leä, tích phaân, vi phaân cuûa tín hieäu sai leäch ôû ñaàu vaøo boä toång hôïp. QLMN_HLM, QLMN_LLM: Tín hieäu baùo ñoä sai leäch vöôït möùc haïn cheá treân vaø döôùi. Caùc tín hieäu ñaàu ra naøy coù theå duøng theo doõi, baùo hieäu hoaëc caùc xöû lyù khaùc. 2.18.2 Söû duïng khoái haøm FB41 ° Ñeå söû duïng module meàm FB41, ta xeùt sô ñoà khoái tín hieäu: Hình: Sô ñoà khoái noái FB41 vôùi ñoái töôïng ñieàu khieån. ° Leänh ñieàu khieån ñöôïc ñaët vaøo daïng soá thöïc (%) qua ñaàu vaøo SP_INT. Ñaàu ra LMN (soá nguyeân) hoaëc LMN_PER (soá thöïc) ñöôïc ñöa ñeán cô caáu chaáp haønh, ñieàu khieån ñoái töôïng. Tín hieäu phaûn hoài ñöôïc ñöa trôû veà ñaàu vaøo PV_PER (soá nguyeân) hoaëc PV_IN (soá thöïc). ° Ñaàu vaøo DISV söû duïng khi coù taùc ñoäng tröïc thuaän coù theå ño löôøng ñöôïc, giaûm sai leäch ñaàu ra, naâng cao ñoä chính xaùc cho heä. 2.21. Haøm Phaùt xung SFB/FB43 "PULSEGEN" Haøm phaùt xung taïo ra xung ñieàu roäng 2 hoaëc 3 böôùc coù ñoä roäng ñieàu chænh ñöôïc. Haøm naøy keát noái tieáp sau haøm xöû lyù PID FB41 “CONT_C” taïo thaønh moät heä thoáng ñieàu khieån lieân tuïc. Haøm PULSEGEN chuyeån bieán ñaàu vaøo INV(giaù trò laáy ra töø haøm xöû lyù tín hieäu PID thaønh moät moät daïng xung ñieàu roäng trong moät chu kyø khoâng ñoåi. (ñöôïc khai baùo trong cycle time ).Ñoä roäng cuûa xung laø söï tæ leä giöõa ñaàu vaøo INV REAL -100.0...100.0 (%) 0.0 Bieán ñaàu vaøo daïng töông töï laáy ra töø haøm FC41 PER_TM TIME >=20*CYCLE T#1s PERIOD TIME Giaù trò haèng soá cuûa chu kyøxung ñieàu roäng .Chu kyø xung ñieàu roäng laø khoaõng caùch thôøi gian giöõa hai laàn laáy maãu cuûa boä phaùt xung. P_B_T TIME >= CYCLE T#0ms Xung nhoû nhaát hay thôøi gian nhoû nhaát gaùn cho xung. RATIOFAC REAL 0.1 ...10.0 1.0 Thoâng soá ñaàu vaøo tæ leä, coù theå duøng ñeå thay ñoåi tæ leä giöõa thôøi gian ON OF. Trong ñieàu khieån nhieät ñoä, ñieàu naøy seõ cho pheùp nhöõng thôøi gian haèng khaùc nhau cho vieäc gia nhieät hay laøm laïnh ñeå buø nhieät). STEP3_ON BOOL TRUE Ñieàu khieån 3 böôùc. Bit naøy on seõ cho pheùp cheá ñoä naøy. ST2BI_ON BOOL FALSE Ñieàu khieån hai böôùc cho giaù trò löôõng cöïc laáy ra töø haøm FB41. Coù theå choïn ñieàu khieån ñôn cöïc hay löôõng cöïc baèng bít naøy. Buoäc phaûi gaùn STEP3_ON = FALSE. COM_RST BOOL FALSE Reset hoaøn toaøn hoaït ñoäng cuûa haøm. CYCLE TIME >= 1ms T#10ms Thôøi gian laáy maãu(giöõa hai laàn goïi khoái 2.20. Haøm SFB29 "HS_COUNT" Vôùi haøm SFB29 "HS_COUNT" (counter), ta coù theå duøng chöùc naêng boä eám cuûa CPU vôùi ñaàu vaøo vaø ra : Thieát laäp vaø nhaäp moät giaù trò baét ñaàu. · Choïn vaø thieát laäp moät giaù trò so saùnh. · Kích hoaït cho boä ñeám. · Kích hoaït moät ngoõ ra daïng soá · Ñoïc giaù trò hieän taïi vaø giaù trò so saùnh hieän taïi · Saép xeáp söï quan heä giöõa giaù trò ñeám vaø giaù trò so saùnh Thoâng soá Kieåu döõ lieäu Boä nhôù Chuù thích PRES_COUNT DINT I, Q, M, D, L, constant Giaù trò khôøi ñaàu cuûa boä ñeám PRES_COMP_A DINT I, Q, M, D, L, constant Giaù trò so saùnh môùi COMP_A PRES_COMP_B DINT I, Q, M, D, L, constant Giaù trò so saùnh môùi EN_COUNT BOOL I, Q, M, D, L Kích hoaït boä ñeám EN_DO BOOL I, Q, M, D, L, constant Kích hoaït ñaàu ra daïng soá. SET_COUNT BOOL I, Q, M, D, L, constant Thieát laäp ñaàu vaøo cho giaù trò khôûi ñaàu SET_COMP_A BOOL I, Q, M, D, L, constant Thieát laäp ñaàu vaøo cho giaù trò so saùnh A. SET_COMP_B BOOL I, Q, M, D, L, constant Thieát laäp ñaàu vaøo cho giaù trò so saùnh B COUNT DINT I, Q, M, D, L Giaù trò thöïc cuûa boä ñeám COMP_A DINT I, Q, M, D, L Giaù trò so saùnh hieän taïi A COMP_B DINT I, Q, M, D, L Giaù trò so saùnh hieän taïi B STATUS_A BOOL I, Q, M, D, L Bít traïng thaùi A 1: COUNT > COMP_A 0: COUNT < COMP_A STATUS_B BOOL I, Q, M, D, L Bít traïng thaùi B 1: COUNT > COMP_B 0: COUNT < COMP_B 2.21Haøm SFB38 (HSC_A_B) Vôùi haøm SFB38 (HSC_A_B) baïn coù theå duøng laøm boä ñeám vôùi ngoõ vaøo ra cuûa CPU nhö sau : Xaùc ñònh Xaùc ñònh moät giaù trò so saùnh. Kích hoaït boä ñeám Kích hoaït moät ñaàu ra dang soá. Ñoïc giaù trò hieän thôøi vaø giaù trò so saùnh. Ñaët moái quan heä giöõa giaù trò ñeám vaø giaù trò so saùnh. Haøm SFB38 (HSC_A_B) ñoïc hoaëc vieát döõ lieäu töø chöông trình ngöôøi söû duïng reads or writes data from the user program trong phaïm vi DB cuûa haøm.boä ñeám xung A/B bao goàm 2 boä ñeám xung A vaø xung B caùi maø coù theå ñoäc laäp hoaëc phuï thuoäc vaøo nhau.(ñeám leân hoaëc ñeám xuoáng). Thoâng soá Kieåu döõ lieäu Boä nhôù Chuù thích PRES_COMP DINT I, Q, M, D, L, constant Giaù trò so saùnh môùi COMP EN_COUNT BOOL I, Q, M, D, L constant Kích hoaït moä ñeám EN BOOL I, Q, M, D, L, constant Kích hoaït ñaàu ra soá SET_COMP BOOL I, Q, M, D, L, constant Thieát laäp ñaàu vaøo cho bieán COMP COUNT DINT I, Q, M, D, L Giaù trò thöïc cuûa counter COMP DINT I, Q, M, D, L Giaù trò so saùnh hieän taïi ENO BOOL I, Q, M, D, L Error handling: 1 : no error in execution 0 : error in execution Chöông 3: PHAÀN MEÀM SOAÏN THAÛO CHÖÔNG TRÌNH ÑIEÀU KHIEÅN 3.1 Phaàn meàm STEP7 : STEP7 laø moät phaàn meàm hoå trôï : Khai baùo caáu hình phaàn cöùng cho moät traïm PLC thuoäc hoï Simatic S7_300/400. Xaây döïng caáu hình maïng goàm nhieàu traïm PLC cuõng nhö thuû tuïc truyeàn thoâng giöõa chuùng. Soaïn thaûo vaø caøi ñaët chöông trình ñieàu khieån cho moät hoaëc nhieàu traïm. Quan saùt vieäc thöïc hieän chöông trình ñieàu khieån trong moät traïm PLC vaø gôõ roái chöông trình. Chuù yù : Ñieàu kieän ñeå caøi ñaët thaønh coâng phaàn meàm STEP7 vaøo maùy tính laø ñoøi hoûi caáu hình maùy toái thieåu : CPU 80586, 8MRAM , oå cöùng troáng 90MB vaø coù card VGA. 3.2. Phaàn meàm ñieàu khieån môø FCPA : 3.2.1. Chuaån bò moät Project cho vieäc khai baùo boä ñieàu khieån môø baèng FCPA Chöông trình FCPA (Fuzzy Control Parameter Assignment) laø phaàn meàm hoã trôï vieäc taïo laäp boä ñieàu khieån môø cho PLC Simatic S7_300. Muoán söû duïng FCPA tröôùc heát ta phaûi caøi ñaët FCPA treân maùy tính caù nhaân. Vieäc caøi ñaët thaønh coâng FCPA ñoøi hoûi: Coù ít nhaát 1Mbytes coøn troáng trong oå cöùng. Chaïy döôùi heä ñieàu haønh Window 95/98 hay NT. Toaøn boä chöông trình goác cuûa FCPA goàm 2 phaàn Fuzzy/Tool vaø Fuzzy/FB vôùi dung löôïng toång coäng laø 2.27 MB. Ñeå caøi ñaët, ta goïi teäp Setup.exe cuûa Fuzzy/Tool vaø cuûa Fuzzy/FB töø Window vaø thöïc hieän nhöõng chæ daãn treân maøn hình. Sau khi ñaõ ñöôïc caøi ñaët, phaàn chính cuûa FCPA seõ ñöôïc tích hôïp trong Step 7 döôùi thö muïc S7WRFUZ, caùc coâng cuï hoã trôï khaùc ñöôïc ñöa vaøo thö vieän cuûa phaàn meàm Step 7, cuõng nhö Project FuzConEx Boä ñieàu khieån môø ñöôïc toång hôïp vôùi FCPA coù daïng 1 khoái döõ lieäu (DB) cho Project öùng duïng. Khoái DB taïo bôûi FCPA seõ ñöôïc goïi laø khoái DB môø vaø ñöôïc söû duïng cuøng vôùi FB Fuzzy Control coù trong Project FuzConEx khi caøi ñaët chöông trình Fuzzy/FB vôùi teân maëc ñònh laø FB30. Bôûi vaäy tröôùc khi söû duïng chöông trình FCPA ñeå taïo laäp DB môø cho Project öùng duïng, baét buoäc Project öùng duïng ñaõ phaûi coù FB Fuzzy Control. Ví duï, Project öùng duïng cuûa ta coù teân laø Fuzcon. Tröôùc khi söû duïng FCPA ñeå taïo laäp khoái DB môø cho Project öùng duïng Fuzcon, ta phaûi sao cheùp FB Fuzzy Control coù teân maëc ñònh FB30 töø Project FuzConEx sang Project Fuzcon . Coù theå thay ñoåi teân FB30 neáu nhö trong Project öùng duïng cuûa ta ñaõ coù 1 FB truøng teân. 3.2.2 Taïo DB môø Sau khi chuaån bò 1 Project öùng duïng cho boä ñieàu khieån môø (Project öùng duïng coù chöùa FB Fuzzy Control), ta coù theå baét ñaàu söû duïng FCPA ñeå taïo laäp DB môø cho boä ñieàu khieån môø vaø khoái DB môø naøy phaûi naèm trong cuøng 1 thö muïc vôùi FB Fuzzy Control cuûa Project öùng duïng. Ñeå vaøo FCPA ta thöïc hieän leänh goïi töø Window theo thöù töï: Start -> Simatic -> Step 7 -> Fuzzy Control Parameter Assignment Khi ñoù treân maøn hình seõ xuaát hieän cöûa soå Môû 1 khoái DB môø ñaõ coù Taïo 1 khoái DB môø môùi Môû 1 khoái DB môø ñaõ coù Do khoái DB môø phaûi naèm trong 1 Project naøo ñoù neân khi kích vaøo 1 trong 2 bieåu töôïng treân, FCPA seõ yeâu caàu ta cho bieát teân cuûa Project chöùa khoái DB môø ñoù. Chaúng haïn khi kích vaøo bieåu töôïng taïo DB môø môùi vaø khoái DB môø ñöôïc taïo ra naøy seõ phaûi naèm trong Project coù teân Fuzcon thì ta phaûi cho FCPA bieát teân seõ ñöôïc ñaët cho khoái DB môø vaø teân cuûa Project laø Fuzcon. Cöûa soå maøn hình khai baùo caùc döõ lieäu ñoù coù daïng sau: Teân khoái DB môø Teân Project Sau khi ñaõ cho ñaày ñuû teân Project, teân khoái DB môø, ta aán OK. Chöông trình FCPA seõ kieåm tra laïi trong Project cuûa ta thöïc söï ñaõ coù khoái haøm Fuzzy Control hay chöabaèng thoâng baùo lieät keâ taát caû caùc khoái haøm ñaõ coù trong Project öùng duïng. Ta phaûi choïn trong baûng danh muïc ñöôïc lieät keâ ra ñoù khoái haøm Fuzzy Control ñaõ ñöôïc laáy töø Project Van sang. Ta aán OK ñeå xaùc nhaän vaø baét ñaàu vaøo coâng vieäc toång hôïp boä ñieàu khieån môø vôùi phaàn meàm FCPA. 3.2.3 Khai baùo soá caùc bieán ngoân ngöõ vaøo ra Neáu taïo 1 DB môø môùi thì sau khi aán phím OK xaùc nhaän khoái FB Fuzzy Control, chöông trình FCPA seõ hoûi soá caùc bieán ngoân ngöõ vaøo/ra cuûa boä ñieàu khieån môø baèng hoäp thoaïi: Teân boä ñieàu khieån môø Soá bieán ngoân ngöõ ñaàu ra Soá bieán ngoân ngöõ ñaàu vaøo Vieát teân boä ñieàu khieån môø (neáu muoán) vaø soá caùc bieán ngoân ngöõ vaøo ra vaøo nhöõng oâ nhôù töông öùng. Haïn cheá cuûa FCPA laø: Chæ taïo laäp ñöôïc nhöõng boä ñieàu khieån môø vôùi toái ña 8 bieán vaøo. Chæ taïo laäp ñöôïc nhöõng boä ñieàu khieån môø vôùi toái ña 4 bieán ra. Aán phím OK ñeå xaùc nhaän caùc giaù trò vöøa cho. Nhöõng bieán ngoân ngöõ ñaáu vaøo seõ coù teân maëc ñònh Input01, Input02,… vaø Output01, Output02… laàn löôït laø teân maëc ñònh cuûa caùc bieán ngoân ngöõ ñaàu ra. Sau khi aán OK, treân maøn hình seõ xuaát hieän cöûa soå soaïn thaûo tieáp giaù trò ngoân ngöõ cuûa töøng bieán ngoân ngöõ vaøo/ra cuõng nhö luaät hôïp thaønh cuûa boä ñieàu khieån môø, nhö sau: Bieán ngoân ngöõ ñaàu vaøo Bieán ngoân ngöõ ñaàu ra Luaät hôïp thaønh 3.2.4 Soaïn thaûo giaù trò ngoân ngöõ cho töøng bieán (ngoân ngöõ) ñaàu vaøo Caùc giaù trò cuûa moãi moät bieán ngoân ngöõ ñaáu vaøo ñöôïc goïi laø bieán ngoân ngöõ. Vì baûn chaát cuûa giaù trò ngoân ngöõ laø taäp môø, neân ñeå soaïn thaûo giaù trò ngoân ngöõ cho 1 bieán ngoân ngöõ ta caàn phaûi: 1) Khai baùo soá caùc giaù trò ngoân ngöõ taäp môø cuûa bieán. 2) Soaïn thaûo taäp neàn, cuõng nhö haøm thuoäc cho töøng giaù trò ngoân ngöõ. Ñeå vaøo cheá ñoä soaïn thaûo giaù trò ngoân ngöõ (taäp môø) cho 1 bieán ñaàu vaøo naøo ñoù, ta kích ñoâi phím chuoät traùi taïi bieåu töôïng cuûa bieán ñoù. Ví duï ñeå soaïn thaûo giaù trò cho bieán vaøo Input01, ta nhaùy keùp vaøo bieåu töôïng cuûa noù (ñaõ ñöôïc ñaùnh daáu treân maøn hình). Khi ñoù cöûa soå soaïn thaûo hieän ra: Phím khai baùo hoaëc cheøn theâm giaù trò ngoân ngöõ môùi (taäp môø) Söûa laïi teân bieán ngoân ngöõ ñaàu vaøo Phím xoaù giaù trò ngoân ngöõ (taäp môø) ñaõ coù Khai baùo soá caùc giaù trò ngoân ngöõ (taäp môø) : Ñeå khai baùo soá caùc taäp môø cho bieán Input01, ta chæ caàn kích chuoät vaøo phím Insert roài vieát soá caùc taäp môø caàn coù vaøo oâ töông öùng trong cöûa soå hieän ra daïng (toái ña laø 7) : Nôi ghi soá caùc giaù trò ngoân ngöõ (taäp môø) caàn coù cho bieán (toái ña laø 7) Ta aán phím OK. Soá caùc taäp môø toái ña maø FCPA cho pheùp khai baùo laø 7. Caùc taäp môø khai baùo seõ maëc ñònh: coù teân laàn löôït laø n-big, n-small, zero, p-small, p-big. coù haøm thuoäc hình tam giaùc ñöôïc chia ñeàu treân taäp neàn. Sau khi aán OK, FCPA seõ in ra maøn hình cöûa soå soaïn thaûo haøm thuoäc cho moãi taäp môø nhö sau: OÂ chöùa teân taäp môø ñöôïc choïn Baûng danh muïc teân caùc taäp môø cuûa bieán vaøo Input01 Haøm thuoäc cuûa taäp môø ñöôïc choïn Söûa ñoåi haøm thuoäc: Muoán söûa ñoåi haøm thuoäc maëc ñònh cho taäp môø naøo, ta kích hoaït taäp môø ñoù baèng caùch ghi tröïc tieáp teân taäp môø vaøo oâ chöùa teân taäp môø hoaëc aán phím vaø choïn teân taäp môø trong baûng danh muïc hieän ra. Haøm thuoäc cuûa taäp môø ñöôïc choïn seõ chuyeån sang maøu ñoû baùo traïng thaùi tích cöïc cuûa noù. Vieäc söûa ñoåi haøm thuoäc ñoàng nghóa vôùi vieäc ñoåi daïng (Singleton, tam giaùc hay hình thang) vaø mieàn xaùc ñònh. Coù 2 caùch söûa nhö sau: 1) Caùch thöù nhaát: Choïn ñænh cuûa haøm thuoäc caàn söûa baèng caùch ñöa chuoät vaøo ñænh ñoù vaø aán phím chuoät traùi FCPA seõ baùo ñænh ñaõ ñöôïc tích cöïc baèng 1 vaønh khuyeân nhoû quanh ñænh ñoù. Giöõ nguyeân phím chuoät roài keùo ñænh ñoù sang phaûi hoaëc traùi ñeå thay ñoåi toaï ñoä cuûa ñænh. 2) Caùch thöù hai : Söûa tröïc tieáp baèng caùch ghi toaï ñoä môùi vaøo caùc oâ trong cöûa soå Point Toaï ñoä caùc ñænh A,B,C,D töø treân xuoáng D C B A Teân taäp môø ñang ñöôïc söûa ñoåi Haøm thuoäc cuûa taäp môø ñang ñöôïc söûa ñoåi Nhö vaäy muoán coù haøm thuoäc hình tam giaùc, ta cho ñænh B truøng vôùi ñænh C (hai ñænh coù cuøng toaï ñoä). Ñeå coù daïng singleton ta cho A truøng vôùi D, B truøng vôùi C. Sau khi soaïn thaûo hay söûa ñoåi xong taát caû caùc giaù trò cuûa 1 bieán vaøo, ta aán phím OK ñeå keát thuùc. FCPA seõ quay laïi maøn hình ban ñaàu. 3.2.5 Soaïn thaûo giaù trò cho töøng bieán (ngoân ngöõ) ñaàu ra Töông töï nhö ñaõ khai baùo hay söûa ñoåi giaù trò cho bieán vaøo, vieäc khai baùo caùc giaù trò (taäp môø) cho bieán ra cuõng ñöôïc baét ñaàu baèng caùch kích ñoâi chuoät traùi taïi bieåu töôïng cuûa bieán ñaàu ra. Muoán soaïn thaûo hay söûa ñoåi giaù trò ngoân ngöõ taäp môø cho 1 bieán ñaàu ra naøo ñoù, ta kích ñoâi chuoät traùi taïi bieåu töôïng cuûa bieán ñoù. Ví duï ñeå soaïn thaûo giaù trò cho bieán ra Output01, ta nhaùy keùp vaøo bieåu töôïng cuûa noù. Khi ñoù cöûa soå soaïn thaûo seõ hieän ra. Tieáp tuïc ta kích chuoät vaøo phím Insert ñeå khai baùo soá caùc taäp môø cho bieán Output01. Chuù yù laø FCPA chæ cho pheùp khai baùo toái ña 9 giaù trò cho moãi bieán ra. Sau khi khai baùo xong soá caùc giaù trò (taäp môø) cho bieán ra Output01 ta aán phím OK ñeå vaøo maøn hình soaïn thaûo. Khaùc vôùi bieán ngoân ngöõ ñaàu vaøo, giaù trò (taäp môø) cuûa caùc bieán ra chæ coù duy nhaát 1 daïng singleton. Muoán söûa ñoåi giaù trò ngoân ngöõ naøo, ta tích cöïc noù baèng caùch choïn teân taäp môø cuûa giaù trò ñoù trong baûng danh muïc hieän ra khi aán phím . FCPA seõ baùo traïng thaùi tích cöïc cuûa haøm thuoäc taäp môø ñöôïc choïn baèng caùch chuyeån noù sang maøu ñoû vaø theâm 1 hình khuyeân ôû chính giöõa Baûng danh muïc teân caùc taäp môø Toaïñoä haøm thuoäc (singleton) cuûa taäp môø ñang ñöôïc tích cöïc Haøm thuoäc (daïng singleton) cuûa taäp môø ñang ñöôïc tích cöïc Ñeå söûa ñoåi haøm thuoäc daïng singleton, ñôn giaûn ta chæ caàn söûa ñoåi taïo ñoä cuûa noù baèng caùch ñöa con troû vaøo hình khuyeân, giöõ phím chuoät traùi roài keùo sang phaûi/traùi, hoaëc tröïc tieáp ghi toaï ñoä môùi vaøo oâ Point cuûa cöûa soå maøn hình soaïn thaûo. 3.2.6 Soaïn thaûo luaät hôïp thaønh Sau khi khai baùo xong bieán ngoân ngöõ vaøo/ra vaø caùc giaù trò (taäp môø) cho chuùng, chaúng haïn nhö ta ñaõ khai baùo m bieán vaøo Input1,…, Inputm vôùi caùc giaù trò Ai1,…, Aim vaø s bieán ra Output1=Bn1,…, Outputs vôùi caùc giaù trò Bi1,… Bis, böôùc tieáp theo laø ta xaây döïng luaät hôïp thaønh. Ñeå vaøo cheá ñoä xaây doing luaät hôïp thaønh coù caáu truùc: R1: Neáu Input1=A11 vaø… vaø Inputm=A1m thì Output1=B11 vaø… vaø Outputs=B1s R2: Neáu Input1=A21 vaø… vaø Inputm=A2m thì Output1=B21 vaø… vaø Outputs=B2s Rn: Neáu Input1=An1 vaø… vaø Inputm=Anm thì Output1=Bn1 vaø… vaø Outputs=Bns Ta nhaùy keùp phím traùi chuoät taïi oâ if…then Nhaùy chuoät vaøo ñaây ñeå vaøo cheá ñoä soaïn thaûo luaät hôïp thaønh Khi ñoù seõ xuaát hieän cöûa soå maøn hình soaïn thaûo daïng: Khi nhaùy chuoät taïi oâ naøy baûng danh muïc caùc giaù tròcho bieán ngoân ngöõ Output01 seõ hieän ra. Choïn 1 giaù trò trong baûng ñoù. Ñeå soaïn thaûo luaät hôïp thaønh ta soaïn thaûo töøng meänh ñeà hôïp thaønh. Aán phím Insert ñeå cheøn theâm 1 meänh ñeà hôïp thaønh trong luaät. Meänh ñeà hôïp thaønh ñöôïc cheøn theâmseõ laø 1 coät goàm caùc oâ troáng. Soá caùc oâ troáng naøy ñöôïc qui ñònh bôûi soá caùc bieán ngoân ngöõ vaøo/ra maø ta ñaõ khai baùo töø tröôùc. Moãi oâ troáng öùng vôùi 1 bieán ngoân ngöõ. Tieáp theo, neáu ta nhaùy chuoät taïi oâ troáng cuûa bieán ngoân ngöõ naøo, treân maøn hình seõ hieän ra baûng caùc giaù trò (taäp môø) cuûa bieán ngoân ngöõ ñoù ñeå ta choïn. Ví duï ôû maøn hình soaïn thaûo phía treân, meänh ñeà hôïp thaønh thöù nhaát maø ta vöøa soaïn thaûo baèng caùch choïn giaù trò cho noù töø baûng caùc giaù trò chính laø: Neáu Input01=n_small vaø Input02=p_small thì Output01=n_small. 3.2.7. Choïn ñoäng cô suy dieãn FCPA chæ cung caáp 1 ñoäng cô suy dieãn laø MAX_MIN neân ta khoâng coù khaû naêng choïn 1 ñoäng cô suy dieãn khaùc. 3.2.8. Choïn phöông phaùp giaûi môø FCPA chæ cung caáp 1 phöông phaùp giaûi môø duy nhaát laø phöông phaùp ñieåm troïng taâm. Bôûi vaäy treän maøn hình soaïn thaûo boä ñieàu khieån cuûa FCPA khoâng coù phím löïa choïn phöông phaùp giaûi môø. 3.2.9. Quan saùt heä vaøo ra cuûa boä ñieàu khieån môø Sau khi soaïn thaûo xong luaät hôïp thaønh, ta aán phím OK ñeå quay veà cöûa soå maøn hình chính cuûa FCPA. Ñeå quan saùt 1 caùch tröïc quan quan heä vaøo/ra cuûa boä ñieàu khieån môø vöøa soaïn thaûo ta choïn Debugà 3D Graphic Display, khi ñoù treân maøn hình xuaát hieän ñoà thò moâ taû quan heä vaøo/ra cuûa boä ñieàu khieån môø nhö sau: 3.3. Söû duïng DB môø vôùi FB30 (Fuzzy Control) 3.3.1 Caùc tham bieán hình thöùc cuûa FB30 Boä ñieàu khieån môø ñöôïc soaïn thaûo xong caàn phaûi ñöôïc caát giöõ vaøo Project baèng leänh Fileà Save. Noù seõ ñöôïc löu tröõ vaøo Project döôùi daïng 1 khoái DB maø ta ñaõ ñaët teân. Khoái duõ lieäu môø naøy ñöôïc söû duïng cuøng vôùi khoái haøm FB30 ñaõ ñöôïc laáy töø Project FuzConEx trong thö vieän cuûa Simatic Manager khi caøi ñaët chöông trình Fuzzy/FB. Bôûi vaäy khi söû duïng khoái döõ lieäu môø ta phaûi keát thuùc FCPA baèng leänh FileàExit vaø quay trôû laïi Simatic Manager ñeå vieát leänh söû duïng theo caáu truùc: Cuù phaùp CALL FB30,DBx Trong ñoù DBx laø teân khoái döõ lieäu môø. Khoái FB30 (Fuzzy Control) coù 8 bieán ñaàu vaøo INPUT1 -:- INPUT8 kieåu soá thöïc, 5 bieán ra goàm OUTPUT1 -:- OUTPUT4 cuõng kieåu soá thöïc vaø INFO kieåu byte. Khi thöïc hieän leänh goïi khoái FB30 nhö treân, toaøn boä 8 bieán hình thöùc ñaàu vaøo vaø 5 bieán ñaàu ra seõ hieän treân maøn hình chôø ta tham trò: CALL FB30, DBx INPUT1 := INPUT2 := INPUT3 := Chæ gaùn tham trò cho nhöõng bieán ngoân ngöõ ñaàu INPUT4 := vaøo naøo ñaõ ñöôïc khai baùo trong DBx nhôø phaàn INPUT5 := meàm FCPA INPUT6 := INPUT7 := INPUT8 := OUTPUT1 := OUTPUT2 := Chæ gaùn tham trò cho nhöõng bieán ngoân ngöõ ñaàu ra OUTPUT3 := naøo ñaõ ñöôïc khai baùo trong DBx nhôø phaàn meàm OUTPUT4 := FCPA INFO := //Thanh ghi baùo traïng thaùi laøm vieäc cuûa FB30 3.3.2. Thanh ghi baùo traïng thaùi laøm vieäc cuûa FB30 Giaù trò traû veà coù teân INFO vôùi kích thöôùc 1 byte laø maõ baùo traïng thaùi thöïc hieän coâng vieäc cuûa khoái haøm FB30. noù ñöôïc qui ñònh nhö sau: B#16#00 Khoái haøm FB30 ñaõ ñöôïc thöïc hieän bình thöôøng B#16#01 Khoái haøm FB30 khoâng ñöôïc thöïc hieän. Giaù trò traû veà ñaàu ra vaãn laø nhöõng giaù trò cuõ. B#16#11 Khoâng tìm thaáy khoái DB môø ñaõ chæ thò. Coù theå khoái DB môø naøy ñaõ khoâng ñöôïc ñoå vaøo CPU. B#16#21 Khoái döõ lieäu DB môø ñöôïc goïi theo haøm FB30 khoâng cuøng kích thöôùc veà bieán vaøo/ra. Ví duï nhö khoái DB môø ñaõ ñöôïc soaïn thaûo cho 4 bieán vaøo vaø 2 bieán ra, nhöng khi goïi cuøng vôùi FB30 laïi khai baùo cho 5 bieán vaøo vaø 2 bieán ra. Lieân quan tôùi maõ B#16#01 baùo FB30 khoâng laøm vieäc laø noäu dung töø keùp coù teân START_STOP trong DB môø ñaõ ñöôïc soaïn thaûo baèng FCPA. Töø keùp naøy coù taùc duïng nhö 1 bieán ñieàu kieän ñeå thöïc hieän ñeå thöïc hieän leänh CALL FB30, DBx Neáu START_STOP=W#16#0000 leänh seõ ñöôïc thöïc hieän. Neáu START_STOP≠W#16#0000 leänh khoâng ñöôïc thöïc hieän. Chöông 4: GIÔÙI THIEÄU PHAÀN MEÀM GIAÙM SAÙT WinCC Hieän nay WinCC coù raát nhieàu phieân baûn nhö WinCC 4.02, WinCC 5.0, WinCC 6.0. Trong luaän vaên söû duïng WinCC 4.02 chaïy chæ chaïy ñöôïc vôùi heä ñieàu haønh Window98. 4.1. Caùc böôùc ñeå taïo moät Project môùi vôùi WinCC Ñeå taïo 1 Project môùi trong WinCC, ta tieán haønh theo caùc böôùc sau: +Taïo ra 1 Project. +Choïn vaø thieát laäp Driver keát noái vôùi PLC. +Taïo ra caùc Tag lieân keát vôùi caùc ñòa chæ cuûa PLC maø ta caàn söû duïng. +Taïo ra maøn hình giao dieän. +Xaùc laäp caùc thoâng soá trong WinCC Runtime. +Kích hoaït giao dieän cuûa Project. 4.2. Giôùi thieäu sô löôïc caùc böôùc B1: Taïo ra 1 Project Khi vaøo maøn hình cuûa WinCC. Duøng phím chuoät traùi kích vaøo FileNew thì treân maøn hình seõ xuaát hieän caùc muïc choïn sau: Duøng chuoät choïn muïc Single-User System sau ñoù aán phím OK ñeå xaùc nhaän. Sau khi ñaët teân vaø ñöôøng daãn cho Project öùng duïng thì ta baét ñaàu vaøo böôùc 2. B2: Caøi ñaët Driver keát noái vôùi PLC. Trong cöûa soå Project ta môùi taïo: Kích chuoät phaûi vaøo Tag ManagementAdd New Driver sau ñoù choïn loaïi Driver phuø hôïp vôùi loaïi PLC maø ta söû duïng (Trong luaän vaên laø loaïi SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN) sau ñoù kích chuoät vaøo nuùt Open. Khi ñoù ta ñaõ choïn xong loaïi Driver mong muoán. Khi ñoù treân maøn hình xuaát hieän:Kích chuoät phaûi vaøo MPINew Driver Connection. Hoäp thoaïi Connection properties xuaát hieän: Ñaùnh vaøo teân lieân keát vôùi PLC maø ta muoán. Ñaùnh teân xong, aán phím OK xaùc nhaän, roài tieán haønh böôùc 3. Chuù yù: Ñeå lieân keát ñöôïc giöõa PLC vôùi WinCC thì trong muïc Connection cuûa hoäp thoaïi Connection properties ta caàn xaùc laäp caùc thoâng soá nhö sau: B3: Taïo ra caùc Tag Giaû söû trong hoäp thoaïi Connection properties ta ñaët teân laø “PLC” thì khi kích chuoät phaûi vaøo PLC: Choïn muïc New Tag, hoäp thoaïi Tag Properties seõ hieän ra: Ñaët teân Tag Choïn kieåu döõ lieäu cuûa Tag Choïn xong aán nuùt Select ñeå môû hoäp thoaïi Address properties : Ta choïn, xaùc ñònh loaïi döõ lieäu vaø ñòa chæ trong PLC cho Tag maø ta vöøa taïo ra. Aán phím OK ñeå xaùc nhaän. B4: Taïo ra maøn hình giao dieän. Trong cöûa soå chính cuûa WinCC, kích chuoät phaûi vaøo bieåu töôïng Graphic Designerchoïn New Picture. Sau ñoù kích ñoâi vaøo bieåu töôïng NewPdl0.pdl. Kích ñoâi chuoät vaøo ñaây Sau khi kích chuoät xong, ta seõ vaøo maøn hình Graphics Designer. Thö vieän chöùa caùc coâng cuï caàn söû duïng Ta tieán haønh taïo giao dieän theo yù muoán. Sau khi taïo xong ta caàn lieân keát nhöõng bieåu töôïng vöøa taïo vôùi caùc Tag töông öùng ñaõ taïo ra ôû B3. B5 :Xaùc laäp caùc ñaëc tính thôøi gian chaïy trong WinCC Trong cöûa soå chính cuûa maøn hình, kích chuoät phaûi vaøo bieåu töôïng Computer trong Project, sau ñoù choïn Properties, xaùc laäp caùc thoâng soá nhö sau: Kích hoaït giao dieän vöøa taïo B6: Kích hoaït giao dieän trong WinCC Ñeå chaïy Project vöøa taïo, ta kích vaøo bieåu töôïng treân thanh coâng cuï cuûa WinCC. Chöông 5 : LYÙ THUYEÁT ÑIEÀU KHIEÅN LOØ NHIEÄT 5.1. Caùc phöông phaùp ñieàu khieån nhieät ñoä 5.1.1 Ñieàu khieån ON_OFF Ñieàu khieån ON_OFF laø laëp laïi traïng thaùi ñoùng ngaét nguoàn cung caáp cho heä thoáng ñieàu khieån theo ñieåm ñaët, khi nhieät ñoä trong loø döôùi nhieät ñoä ñaët thì ngoõ ra rôle ñoùng ngaét nguoàn laø ON vaø OFF khi nhieät ñoä trong loø cao hôn nhieät ñoä ñaët. Set point T ON OFF T1 T2 Hình 5.1: Ñaëc tính cuûa ñieàu khieån ON_OFF Ñieàu khieån ON_OFF toát nhaát cho heä thoáng ñieàu khieån khi nhieät ñoä taêng leân chaäm vaø sai phaân G giöõa caân baèng nhieät khi ngoõ ra laø ON vaø khi ngoõ ra laø OFF nhoû 5.1.2 Ñieàu khieån môø 5.1.2.1. Nhöõng khaùi nieäm cô baûn 5.1.2.1.1. Taäp môø Taäp môø A laø 1 taäp hôïp maø moãi phaàn töû ñöôïc gaùn theâm 1 soá thöïc µ(x) trong khoaûng [0,1] ñeå chæ ñoä phuï thuoäc cuûa phaàn töû ñoù vaøo taäp ñaõ cho. Khi µ(x)=0, phaàn töû x seõ hoaøn toaøn khoâng phuï thuoäc A (xaùc suaát phuï thuoäc baèng 0). Khi µ(x)=1, phaàn töû cô baûn seõ thuoäc A vôùi xaùc suaát 100%. Phaàn töû x ñöôïc goïi laø phaàn töû cô baûn vaø taäp kinh ñieån chæ chöùa rieâng x (khoâng coù ñoä phuï thuoäc µ(x) coù teân laø taäp neàn cuûa taäp môø A. Nhö vaäy, taäp môø laø taäp hôïp caùc caëp (x, µ(x)). Khi x chaïy treân khaép taäp neàn thì µ(x) seõ laø 1 haøm thöïc vaø ñöôïc goïi laø haøm thuoäc. Caùc daïng haøm thuoäc thöôøng duøng laø: - Haøm Singleton - Haøm hình tam giaùc - Haøm hình thang µ(x) µ(x) µ(x) 1 1 1 m1 x m1 m2 m3 x m1 m2 m3 m4 x Singleton Tam giaùc Hình thang Hình5.2 : Nhöõng daïng haøm thuoäc thöôøng duøng 5.1.2.1.2 Pheùp tính treân taäp môø a- Pheùp hôïp hai taäp môø Hôïp AB cuûa 2 taäp môø A vaø B ñöôïc hieåu laø 1 taäp môø goàm caùc phaàn töû cuûa 2 taäp A, B ñaõ cho, trong ñoù haøm thuoäc µAB cuûa phaàn töû AB khoâng ñöôïc maâu thuaãn vôùi pheùp hôïp cuûa 2 taäp kinh ñieån. Ví duï: µAB (x) = max µA(x) , µB(x) Luaät max (0a) µAB (x) = min 1, µA(x)+ µB(x) Luaät toång (0b) A B AB b- Pheùp giao hai taäp môø Giao AB cuûa 2 taäp môø A vaø B ñöôïc hieåu laø 1 taäp môø goàm caùc phaàn töû cuûa 2 taäp A, B ñaõ cho, trong ñoù haøm thuoäc µAB cuûa phaàn töû AB khoâng ñöôïc maâu thuaãn vôùi pheùp giao cuûa 2 taäp kinh ñieån. Ví duï: µAB(x) = min µA(x) , µB(x) Luaät min µAB(x) = µA(x)µB(x) Luaät tích A B AB 5.1.2.1.3. Meänh ñeà hôïp thaønh Meänh ñeà hôïp thaønh R: “Neáu a=A thì b=B” laø pheùp suy dieãn môø “töø A suy ra B”, trong ñoù taäp môø A vôùi haøm thuoäc µA(x) laø 1 giaù trò cuûa bieán ngoân ngöõ ñaàu vaøo a vaø taäp môø b vôùi haøm thuoäc µB(y) cuõng laø 1 giaù trò cuûa bieán ngoân ngöõ ñaàu ra b. do meänh ñeà hôïp thaønh naøy coù 1 bieán ñaàu vaøo a vaø 1bieán ñaàu ra b neân noù ñöôïc goïi laø meänh ñeà SISO hay pheùp suy dieãn SISO (single input-single output). Khi cho tröôùc 1 giaù trò roõ cuï theå xo , tính ñuùng ñaén cuûa pheùp suy dieãn treân seõ ñöôïc ñaùnh giaù bôûi 1 taäp môø B’ cuøng neàn vôùi B. Noùi caùch khaùc keát quaû cuûa pheùp suy dieãn öùng vôùi xo taïi ñaàu vaøo laø 1 taäp môø B’. Haøm thuoäc cuûa B’ ñöôïc kyù hieäu baèng µB’(y). Hai coâng thöùc thöôøng ñöôïc duøng trong ñieàu khieån laø : µB’(y)= min µA(xo) , µB(y) Luaät min µB’(y)= µA(xo). µB(y) Luaät tích Trong ñoù giaù trò H=µA(xo) ñöôïc goïi laø ñoä thoaû maõn ñaàu vaøo. Ñeå ngaén goïn ta seõ vieát pheùp suy dieãn”Neáu a=A thì b=B” vôùi giaù trò roõ xo laø HµB’(y). 5.1.2.1.4. Luaät hôïp thaønh Luaät hôïp thaønh laø taäp hôïp cuûa nhieàu meänh ñeà hôïp thaønh cuøng caáu truùc R1: Neáu a1=A11 vaø a2=A12 thì b=B1 hoaëc R2: Neáu a1=A21 vaø a2=A22 thì b=B2 hoaëc (*) Rn: Neáu a1=An1 vaø a2=An2 thì b=Bn Trong ñoù Aij laø caùc giaù trò ngoân ngöõ ( taäp môø) cuûa bieán ngoân ngöõ aj vaø Bi laø nhöõng giaù trò ngoân ngöõ cuûa b, i=1,2,…,m; j=1,2,…,n. ÔÛ nay coù nhieàu meänh ñeà hôïp thaønh daïng Rk , k=1,2,..,n coù nhieàu bieán ngoân ngöõ ñaàu vaøo aj, j=1,2,…,n neân noù coøn ñöôïc goïi laø meänh ñeà hôïp thaønh SISO (multi inputs, single output). Tuy nhieân giaù trò cuûa noù cuõng laø 1 taäp môø B’k vaø cuõng ñöôïc xaùc ñònh theo (1), trong ñoù taïi meänh ñeà Rk giaù trò Hk ñöôïc xaùc ñònh bôûi: Hk = min µAkj (xj) (2) Hay laø B’k= Hk à µB’k(y) Trong ñoù vecto x vôùi caùc phaàn töû xj ,j=1,…,m laø nhöõng giaù trò roõ cuûa m tín hieä ñaàu vaøo. Quaù trình bieán ñoåi xj ,j=1,…,m thaønh Hk theo (2) ñöôïc goïi laø quaù trình môø hoaù. Do keát quaû cuûa moãi meänh ñeà hôïp thaønh Rk laø 1 taäp môø Bk’ neân keát quaû B’ cuûa luaät hôïp thaønh (*) laø hôïp cuûa caùc taäp môø ñoù: B’= (3) Nhö vaäy, ñeå xaùc ñònh B’ cuûa luaät hôïp thaønh (*) 1 caùch cuï theå ta caàn phaûi coù: Moät trong 2 coâng thöùc (1a),(1b) ñeå thöïc hieän pheùp suy dieãn môø ñeå coù B’k . Moät trong 2 coâng thöùc (1a),(1b) ñeå thöïc hieän pheùp hôïp caùc taäp môø theo (3) Vôùi nhöõng caùch qui ñònh khaùc nhau ta coù caùc thuaät toaùn xaùc ñònh B’ khaùc nhau. Moãi 1 thuaät toaùn nhö vaäy coù teân laø ñoäng cô suy dieãn. Coù 4 ñoäng cô suy dieãn thöôøng duøng laø: 1) Ñoäng cô suy dieãn max-MIN, neáu (0a) ñöôïc söû duïng cho pheùp hôïp môø, (1a) cho pheùp suy dieãn môø. 2) Ñoäng cô suy dieãn max-PROD, neáu (0a) ñöôïc söû duïng cho pheùp hôïp môø, (1b) cho pheùp suy dieãn môø. 3) Ñoäng cô suy dieãn sum-MIN, neáu (0b) ñöôïc söû duïng cho pheùp hôïp môø, (1a) cho pheùp suy dieãn môø. 4) Ñoäng cô suy dieãn sum-PROD, neáu (0b) ñöôïc söû duïng cho pheùp hôïp môø, (1b) cho pheùp suy dieãn môø. Coâng suaát xo Coâng suaát Taäp môø keát quaû giaûm taêng giaûm taêng thaáp cao thaáp cao Nhieät ñoä xo Neáu nhieät ñoä= thaáp thì coâng suaát= taêng Neáu nhieät ñoä= cao thì coâng suaát= giaûm ÔÛ treân laø ví duï veà caùch xaùc ñònh giaù trò môø cuûa luaät hôïp thaønh SISO, moâ phoûng kinh nghieäm giöõ oån ñònh nhieät ñoä cuûa loø nhieät, goàm 2 meänh ñeà hôïp thaønh SISO (1 bieán vaøo vaø 1 bieán ra) öùng vôùi giaù trò roõ xo taïi ñaàu vaøo khi ñoäng cô suy dieãn ñöôïc aùp duïng laø max-MIN. 5.1.2.1.5. Giaûi môø Giaûi môø coù nhieäm vuï chuyeån ñoåi 1 taäp môø B’ vôùi haøm thuoäc µB’(y) thaønh 1 gía trò roõ yo baèng caùch laáy 1 phaàn töû cô baûn cuûa taäp neàn laøm ñaïi dieän. Coù nhieàu phöông phaùp laáy 1 phaàn töû ñaïi dieän nhö: Phöông phaùp giaù trò cöïc ñaïi beân phaûi Phöông phaùp giaù trò cöïc ñaïi beân phaûi Phöông phaùp giaù trò trung bình Song, trong thöïc teá ñieàu khieån, phöông phaùp thöôøng ñöôïc söû duïng laø phöông phaùp ñieåm troïng taâm nhö hình veõ : µB’(y) yo y yo= Giaù trò roõ yo chính laø hoaønh ñoä cuûa ñieåm troïng taâm cuûa taäp môø B’. 5.1.2.1.6. Caùc böôùc toång hôïp boä ñieàu khieån môø Ñònh nghóa taát caû caùc bieán ngoân ngöõ vaøo/ra, Ñònh nghóa taäp môø (giaù trò ngoân ngöõ) cho caùc bieán vaøo/ra, xaây döïng caùc luaät hôïp thaønh môø, choïn ñoäng cô suy dieãn, choïn phöông phaùp giaûi môø 5.1.2.1.7. Nhöõng öu ñieåm cuûa boä ñieàu khieån môø Vieäc toång hôïp boä ñieàu khieån môø ñôn giaûn. Nhöõng boä ñieàu khieån phi tuyeán phöùc taïp cuõng coù theå ñöôïc toång hôïp deã daøng baèng boä ñieàu khieån môø. Khoâng caàn xaùc ñònh moâ hình toaùn hoïc cuûa ñoái töôïng neân khoái löôïng coâng vieäc thieát keá giaûm ñi raát nhieàu Boä ñieàu khieån môø deã hieåu, laøm vieäc oån ñònh, chaát löôïng cao hôn caùc boä ñieàu khieån khaùc trong nhieàu tröôøng hôïp. 5.2. Ñoái töôïng loø nhieät vaø caûm bieán 5.2.1. Ñoái töôïng loø nhieät Trong thöïc teá, trong coâng nghieäp caùc loø nhieät thöôøng coù coâng suaát raát lôùn, quaùn tính lôùn, taàm nhieät hoaït ñoäng roäng vaø coù nhieàu caùch ñoát noùng khaùc nhau nhö duøng loø xo, khí ñoát, soùng cao taàn…Khi ñieàu khieån nhieät ñoä, ñaëc tính caàn chuù yù laø ñoä quaùn tính, naêng suaát toaû nhieät ra moâi tröôøng. Tính chaát cuûa loø nhieät phuï thuoäc vaøo theå tích, vaät lieäu caùch nhieät vaø nguoàn nhieät. Loø nhieät ñöôïc söû duïng trong luaän vaên laø 1 loaïi loø nöôùng daân duïng, ñieän aùp xoay chieàu, coù ñoä quaùn tính töông ñoái lôùn, coù coâng suaát tieâu thuï lôùn nhaát laø 800W. 5.2.2. Caùc loaïi caûm bieán Khi ñieàu khieån nhieät ñoä, chuùng ta phaûi coù thieát bò ñeå ñoïc nhieät ñoä hieän taïi cuûa loø veà, töø ñoù môùi coù theå ñieàu khieån nhieät ñoä 1 caùch chính xaùc. Thieát bò ñoù laø caûm bieán. Trong thöïc teá ngöôøi ta thöôøng söû duïng nhöõng loaïi caûm bieán sau: Thermocouple, RTD, thermistor, vaø caùc IC baùn daãn 5.2.2.1. RTD Öu ñieåm ° OÅn ñònh nhaát ° Chính xaùc ° Ñoä tuyeán tính cao Khuyeát ñieåm ° Giaù thaønh cao ° Caàn phaûi cung caáp nguoàn doøng ° Töï gia taêng nhieät 5.2.2.2. Thermistor Öu ñieåm ° Ngoõ ra coù giaù trò lôùn ° Ñaùp öùng nhanh Khuyeát ñieåm ° Phi tuyeán ° Giôùi haïn taàm ño nhieät ° Deã vôõ ° Caàn phaûi cung caáp nguoàn doøng ° Töï gia taêng nhieät 5.2.2.3 . IC caûm bieán Öu ñieåm ° Tuyeán tính nhaát ° Ngoõ ra coù giaù trò cao nhaát ° Reû tieàn Khuyeát ñieåm ° Nhieät ñoä ño döôùi 2000 C ° Caàn cung caáp nguoàn cho caûm bieán 5.2.2.4 .Thermocouple (Caëp nhieät ñieän) Goàm 2 daây kim loaïi khaùc nhau ñöôïc haøn laïi ôû 1 ñaàu ñöôïc goïi laø ñaàu noái noùng, hai ñaàu coøn laïi goïi laø ñaàu noái laïnh hay ñaàu noái chuaån Kim loaïi A + To V Kim loaïi B Ñaàu noùng  Hình: Sô ñoà nguyeân lyù thermocouple Theo hieäu öùng Seebeck, khi coù cheânh leäch nhieät ñoä giöõa ñaàu noùng hay ñaàu laïnh thì phaùt sinh suaát ñieän ñoäng giöõa 2ñaàu laïnh,hai ñaàu laïnh ñaët cuøng nhieät ñoä To. V = a + b.T + c. T2 (2.4) T = T-To Trong ñoù T:nhieät ñoä ño, To:nhieät ñoä ñaàu laïnh Töø (2.4) ta thaáy quan heä giöõa V vaø T laø phi tuyeán . Nhöng khi söû duïng taàm ño heïp coù theå tuyeán tính hoaù ñaëc tính caëp nhieät ñieän theo bieåu thöùc: V=k. T k:heä soá nhieät, ñôn vò µV/oC. Moät soá loaïi caëp nhieät thoâng duïng Caëp nhieät Vaät lieäu caáu taïo Heä soá nhieät k (µV/oC) Loaïi J Saét-Constantan 52.3 Loaïi K Chromel-Alumel 40.0 Loaïi S Platinum-Rhodium 6.4 Loaïi T Ñoàng-Constantan 42.8 Neáu daây caëp nhieät khoâng ñöôïc daøi vaø ta phaûi söû duïng daây ñoàng ñeå noái ñeán duïng cuï ño thì soá chæ cuûa duïng cuï ño laø hieäu soá giöõa nhieät ñoä ño T vaø nhieät ñoä choã noái To, nhieät ñoä To thöôøng laø khoâng oån ñònh Ñeå khaéc phuïc ta neân duøng daây noái daøi cuøng loaïi vôùi vaät lieäu caëp nhieät ñeå buø tröø nhieät ñoä To , luùc naøy ta coù: V=k(T-T1) Nhieät ñoä T1 oån ñònh vaø ño ñöôïc Ñieän aùp töø caëp nhieät ñieän laø khaù nhoû vì theá ta phaûi khueách ñaïi leân nhieàu laàn ñeå ño ñöôïc ñieän aùp ñoù ngoaøi ra caàn coù thieát bò ño nhieät ñoä ñaàu laïnh ñeå buø tröø. Öu ñieåm cuûa thermocouple ° Laø thaønh phaàn tích cöïc, töï cung caáp coâng suaát ° Ñôn giaûn, deã söû duïng, giaù thaønh haï ° Taàm ño nhieät roäng Khuyeát ñieåm ° Ñoä tuyeán tính keùm ° Keùm nhaïy. ° Ñoøi hoûi ñieän aùp tham chieáu 5.3. Buø nhieät cuûa moâi tröôøng Khi duøng thermocouple thì giaù trò hieäu ñieän theá thu ñöôïc bò aûnh höôûng bôûi 2 loaïi nhieät ñoä: nhieät ñoä caàn ño vaø nhieät ñoä tham chieáu. Caùch gaùn 0oC cho nhieät ñoä tham chieáu thöôøng chæ laøm trong phoøng thí nghieäm ñeå ruùt ra caùc giaù trò cuûa thermocouple. Trong thöïc teá thì nhieät ñoä tham chieáu thöôøng laø nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng nôi maïch hoaït ñoäng neân khoâng theå bieát ñöôïc chính xaùc nhieät ñoä naøy laø bao nhieâu vì theá vaán ñeà buø tröø nhieät ñoä ñöôïc ñaët ra ñeå laøm sao ta thu ñöôïc hieäu ñieän theá 1 caùch chính xaùc(chæ phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä caàn ño) Buø nhieät moâi tröôøng laø ta phaûi coù thaønh phaàn cho pheùp xaùc ñònh nhieät ñoä moâi tröôøng roài töø ñoù taïo ra 1 giaù trò ñeå buø laïi giaù trò taïo ra bôûi thermocouple chöù khoâng theå buø nhieät baèng caùch öôùc löôïng nhieät ñoä moâi tröôøng roài khi ñoïc giaù trò hieäu ñieän theá thì tröø ñi giaù trò maø ta ñaõ öôùc löôïng bôûi vì: - Nhieät ñoä moâi tröôøng thay ñoåi 1 caùch thöôøng xuyeân, khoâng xaùc ñònh tröôùc. - ÔÛ nhöõng nôi khaùc nhau thì nhieät ñoä moâi tröôøng khaùc nhau. 5.4 Moät soá nhieät ñoä chuaån Ñeå ño ñöôïc nhieät ñoä chính xaùc thì ta caàn 1 soá nhieät ñoä chuaån ñeå caân chænh maïch chính xaùc Loaïi Nhieät ñoä Ñieåm ñoâng ñaù Ñieåm tan cuûa nöôùc Ñieåm soâi cuûa nöôùc 0oC 0.01oC 100oC Chöông 6 : LYÙ THUYEÁT ÑOÄNG CÔ DC VAØ LYÙ THUYEÁTÑIEÀU KHIEÅN 6.1.Tìm hieåu ñaëc tính cuûa ñoäng cô 6.1.1 Caùc thoâng soá ñieàu kieån cuûa ñoäng cô : Ñoäng cô moät chieàu hay ñoäng cô DC ñöôïc söû duïng roäng raõi trong heä thoáng truyeàn ñoäng nhôø ñaëc tính coù theå thay ñoåi vaän toác vaø chieàu quay deã daøng. Thöôøng duøng trong heä thoáng truyeàn ñoäng cuûa caùc xe ñieän, maùy coâng cuï vaän chuyeån, maùy caùn, maùy nghieàn( trong coâng nghieäp giaáy) … Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa ñoäng cô DC : Hình 6.1 : sô ñoà töông ñöông ñoäng cô DC Khi ta ñaët ñieän aùp 1 chieàu U hai ñaàu choåi ñieän thì trong cuoâng daây phaàn öùng seõ xuaát hieän doøng ñieän Iö. Khung quay seõ bò taùc duïng bôûi töø tröôøng cuûa nam chaâm vónh cöûu vaø quay quanh truïc. Khi roâ to quay noù seõ caûm öùng treân cuoän daây moät söùc ñieän ñoäng E coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu cuûa doøng ñieän, coøn goïi laø söùc phaûn ñieän. Do ñoù phöông trình ñieän aùp seõ laø : U = E + RöIö (6.1) Caùc phöông trình cô baûn cuûa ñoäng ñieän cô 1 chieàu E = Kfw (6.2) U = E + RöIö (6.3) M = KfIö (6.4) Trong ñoù : f : Töø thoâng treân moãi cöïc töø (Wb) Iö : doøng ñieän phaàn öùng (A). U : Ñieän aùp phaàn öùng(V) w : Toác ñoä cuûa ñoäng cô (rad/s) M : Moâmen do ñoäng cô sinh ra(N/m). K : haèng soá phuï thuoäc caáu truùc ñoäng cô. Töø caùc phöông trình treân ta coù söï phuï thuoäc cuûa toác ñoä ñoäng cô DC theo caùc ñaïi löôïng nhö sau : w = - 6.1.2Sai soá tónh toác ñoä: Sai soá tónh toác ñoä laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho ñoä chính xaùc duy trì toác ñoä ñaët. Noù laø giaù trò töông ñoái cuûa ñoä suït toác öùng vôùi toác ñoä ñaët khi khoâng lyù töôûng. Dw = Mc/β (6.5) S% = Mc/(β.wod) (6.6) Nhö vaäy sai soá toác ñoä phuï thuoäc vaø ñoäcöùng cuûa ñaëc tính cô β, toác ñoä ñaët khi khoâng taûi lyù töôûng wod vaø phuï taûi treân truïc ñoäng cô. 6.1.3 Phaïm vi ñieàu khieån : Phaïm vi ñieàu khieån (kyù hieäu laø D) laø tæ soá giöõa toác ñoä laøm vieäc lôùn nhaát vaø nhoû nhaát öùng vôùi phuï taûi ñaõ cho. D = wMAX/wMIN (6.7) Toác ñoä lôùn nhaát wMAX thöôøng bò giôùi haïn bôûi ñoä beàn cô cuûa phaàn quay cuûa ñoäng cô. Moät soá maùy ñieän moät chieàu wMAX bôûi ñieøu kieän chuyeån maïch vì toác ñoä lôùn laøm tia löûa ñieän phaùt sinh treân coå goùp. Vì vaäy thoâng thöôøng chæ cho pheùp ñieàu khieån wMAX £ (2 – 3).wñm. Toác ñoä nhoû nhaát wMIN trong daõy ñieàu khieån bò chaën bôûi yeâu caàu khaéc phuïc moment quaù taûi cho pheùp, baûo ñaûm ñoä chính xaùc ñieàu chænh(s%). wMAX = w0 – Mñm/β (6.8) wMIN = (Kqt.Mñm – Mñm ).tgµ (6.9) 6.1.4 Hieäu suaát cuûa ñoäng cô : Neáu boû qua caùc toån hao baát bieán trong heä thì phaàn toån hao chuû yeáu seõ naèm trong maïch phaàn öùng, neân hieäu suaát cuûa heä laø : h= = = (6.10) 6.2.Caùc phöông phaùp ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô dc Trong thöïc teá ñieàu khieån ñoäng cô , ngöôøi ta caàn ñieàu khieån nhieàu caáp toác ñoä khaùc nhau, tuøy yeâu caàu vaø muïc ñích ñieàu khieån. Ñeå ñieàu khieån toác ñoä ngöôøi ta coù theå duøng caùc boä truyeàn ñoäng vaø thay ñoåi tæ soá truyeàn nhöng phöông phaùp naøy coù nhieàu khuyeát ñieåm. Ngaøy nay ñeå ñieàu khieån toác ñoä ngöôøi ta duøng caùc phöông phaùp ñieän. Töø phöông trình phuï thuoäc cuûa toác ñoä vaøo caùc ñaïi löôïng khaùc (w = - ) ta coù caùc phöông phaùp ñieàu khieån ñoäng cô sau : Ñieàu khieån khieån ñieän aùp phaàn öùng ( thay ñoåi ñaïi löôïng U) baèng caùch taïo ra ñieän aùp 1 chieàu thay ñoåi ñöôïc vaø caáp cho ñoäng cô. Ñieàu chænh ñieän trôû maïch phaàn öùng ñeå laøm thay ñoåi doøng ñieän phaàn öùng Iö. Thöôøng söû duïng cho ñoäng cô coù coâng suaát nhoû. Ñieàu chænh töø thoâng f baèng caùch thay ñoåi doøng kích töø. Phöông phaùp 2 vaø 3 laøm giaûm ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô neân ñoä chính xaùc khoâng cao, phaïm vi ñieàu chænh heïp, ñoä tinh chænh keùm. Khi ñieàu chænh caøng saâu thì sai soá toác ñoä taêng vaø moment ngaén maïch giaûm, nghóa laø ñoä chính xaùc duy trì toác ñoä vaø khaû naêng quaù taûi keùm. Thay ñoåi toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp (phöông phaùp 1) cung caáp cho ñoäng cô hieän nay ñöôïc söõ duïng roäng raõi nhaát, noù ñöôïc coi laø phöông phaùp trieät ñeå.Ta coù theå ñieàu chænh toác ñoä trong baát kyøvuøng taûi naøo, keå caû khi khoâng taûi lyù töôûng.Ñaëc tính cô ñieàu chænh sai soá toác ñoä nhoû, khaû naêng quaù taûi lôùn. Daõi ñieàu chænh roäng vaø toån hao naêng löôïng thaáp. Tuy meàm hôn so vôùi ñaêc tính cô töï nhieân nhöng cöùng hôn phöông phaùp ñieàu chænh thoâng soá (f , Iö). Maëc khaùc vì phaàn töû ñieàu chænh ñaët trong maïch ñieàu khieån cuûa boä bieán ñoåi laø maïch coù coâng suaát nhoû neân tinh chænh cao, nheï nhaøng vaø coù khaû naêng caûi thieän thaønh heä töï ñoäng voøng kín. Khuyeát ñieåm : laø phaûi duøng boä bieán ñoåi ñieän aùp DC neân chi phí vaän haønh vaø thieát keá cao. Öu ñieåm : phöông phaùp naøy cho ta naêng suaát cao, toån hao thaáp. 6.3.Phöông phaùp ñieàu khieån ñieän aùp 1 chieàu : Ñeå thay ñoåi ñieän aùp 1 chieàu ngöôøi ta thöôøng duøng boä bieán ñoåi ñieän aùp DC. Boä bieán ñoåi ñieän aùp taïo ra ñieän aùp 1 chieàu coù giaù trò trung bình thay ñoåi ñöôïc nhôø thay ñoåi taàn soá ñoùng ngaét cuûa switch ñieän töû. 63.1Boä giaûm aùp : Hình 6.2 sô ñoà nguyeân lyù maïch giaûm aùp 6.3.2Boä taêng aùp :  Hình 6.3 : Sô ñoà nguyeân lyù maïch taêng aùp 6.3.3 Boä bieán ñoåi ñaûo chieàu keùp : Hình 6.4 : sô ñoà nguyeân lyù maïch ñaûo chieàu keùp . Khi kích cho S1 vaøS2 daãn doøng ñieän chaïy qua ñoaïn maïch RLE theo chieàu töø M ñeán N. Neáu ta taïo moät chuoåi xung kích coù tæ leä thôøi gian on vaø thôøi gian off thay ñoåi ta coù theå taïo ñieän aùp DC trung binh thay ñoåi ñöôïc. Khi kích S3 vaø S4 daãn thì doøng qua RLE coù chieàu töø N ñeán M. Nhö vaäy duøng boä bieán ñoåi moät chieàu keùp ngoaøi vieäc coù theå ñieàu khieån ñöôïc ñieän aùp trung bình ngoõ ra ta coøn coù theå ñaûo chieàu doøng ñieän hay ñaûo chieàu quay cuûa ñoäng cô. Ut=U.(- 1) (6.5). hình 6.5 : giaûn ñoà xung kích . Hình 6.6 : Ñoà thò ñieän aùp ra töông öùng vôùi giaûn ñoà xung kích. 6.4.Tìm hieåu heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô DC 6.4.1 Ñieàu khieån voøng hôû : Heä thoáng ñieàu khieån voøng hôû hay coøn goïi laø heä thoáng baùn töï ñoäng, noù thöïc hieän nguyeân taéc khoáng cheá cöùng. Töùc laø tín hieäu ra khoâng caàn ño löôøng ñeå hoài tieáp chuyeån trôû veà ñaàu vaøo. Hình 6.7 : Sô ñoà ñieàu khieån voøng hôû. 6.4.2 Ñieàu khieån voøng kín : Heä thoáng ñieàu khieån voøng kín hay coøn goïi laø heä thoáng töï ñoäng, noù thöïc hieän nhôø nguyeân taéc ñieàu khieån coù phaûn hoài, töùc laø tín hieäu ra ñöôïc ño löôøng vaø phaûn hoài ñeán ñaàu vaøo boä ñieàu khieån vaø thoâng qua boä ñieàu khieån ñeå taïo tín hieäu ñieàu khieån môùi cho ñoäng cô. Hình 6.8 : Sô ñoà ñieàu khieån voøng kín. Ñeå ñieàu khieån heä thoáng voøng kín ngöôøi ta duøng raát nhieàu phöông phaùp : ñieàu khieån PID , ñieàu khieån môø , môø thích nghi, môø lai. 6.5. Lyù thuyeát PID veà ñieàu khieån heä thoáng voøng kín : Boä ñieàu khieån PID ( goàm caùc khaâu I (integrative:tích phaân), P(proportional: tæ leä), D(derivative: vi phaân) thöôøng duøng trong caùc heä thoáng ñieàu khieån voøng kín nhaèm giaûm voït loá, thôøi gian xaùc laäp hoaëc sai soá tuøy theo yeâu caàu caàu cuûa töøng ñoái töôïng. 6.5.1 Chöùc naêng cuï theå cuûa caùc thaønh phaàn trong PID: 6.5.1.1 Khaâu hieäu chænh khueách ñaïi tæ leä(P): Ñöôïc ñöa vaøo heä thoáng nhaèm giaûm sai soá xaùc laäp, vôùi ñaàu vaøo thay ñoåi theo haøm naác seõ gaây voït loá cao do ñoù vò trí seõ khoâng ñuùng theo yeâu caàu. Ñaây laø boä ñieàu khieån maø bieán ñaët tæ leä vôùi ñoä leäch töø ñieåm ñaët beân trong daõy tæ leä cho phaïm vi vò trí ñaët. Khi vò trí hieän taïi thaáp hôn möùc giôùi haïn thaáp nhaát cuûa daõy tæ leä, bieán ñaët vaøo laø 100%. Khi vò trí beân trong daõy tæ leä, bieán ñaët giaûm daàn tæ leä vôùi ñoä leäch vaø giaûm 50%. Khi vò trí hieän taïi baèng vôùi ñieåm ñaët vaø khoâng coù ñoä leäch thì khaâu P cho pheùp ñieàu khieån vò trí phaúng vôùi nhaáp nhoâ nhoû hôn ñieàu khieån ON – OFF ( ñieàu khieån ñoùng ngaét). Hình 6.9 Sô ñoà hieäu chænh khaâu P Ñieàu khieån chia tæ leä thôøi gian : ñoái vôùi caùc ngoõ ra dang xung ôû traïng thaùi ON – OFF coù theå duøng thieát bò ngoõ ra cuûa boä ñieàu khieån vò trí. Nhöõng ngoõ ra naøy goàm : relay output, SSR output (Solid state relay output ) vaø voltage output. Neáu nhö thieát bò naøy duøng ñeå laëp traïng thaùi ON – OFF trong daõi tæ leä ôû chu kyø nhö hình 6.10 thì thôøi gian Ton ôû ngoõ ra tæ leä vôùi ñoä leäch. Hình 6.10 : Chu kyø tæ leä Tæ soá töø luùc on ñeán luùc Off laø 1:φ vaø bieán laø 50% khi chu kyø relay ngoõ ra laø töø On ñeán Off vôùi vò trí ñieàu khieån baèng ñieåm ñaët. Moät cho kyø ngoõ ra töø luùc On ñeán luùc Off goïi laø chu kyø tæ leä(proportional period) vaø hoaït ñoäng ñieàu khieån theo chu kyø tæ leä ñöôïc goïi laø hoaït ñoäng chia tæ leä thôøi gian . 6.5.1.2 Khaâu ñieàu khieån tích phaân I : Khaâu I hay khaâu tích phaân giuùp giöõ cho heä thoáng sau khi ñaõ xaùc laäp ñaï trang thaùi beàn. Sö sai leäch hay sa soá giöõa vò trí ñaët vaø vò trí hieän taïi ñöôïc giaûm xuoáng vaø coù theå loaïi boû hoaøn toaøn vôùi khaâu ñieàu khieån tích phaân. Hình 6.11 : Hoaït ñoäng cuûa khaâu I Nhöôïc ñieåm cuûa khaâu I laø khi ñöa noù vaøo maïch seõ laøm taêng voït loá cuûa heä thoáng. 6.5.1.3 Khaâu ñieàu khieån vi phaân : Taùc duïng cuûa khaâu D laø khi ñöa vaøo heä thoáng noù seõ laøm giaûm ñoä voït loá nhöng ñoàng thôøi keùo daøi thôøi gian xaùc laäp. Khaâu naøy ñöôïc ñoøi hoûi phaûi buø ñuùng vôùi bieán ñaët tæ leä, möùc nghieâng cuûa ñoä leäch ñöôïc chæ ra ôû hình sau Hình 6.12 : Hoaït ñoäng cuûa khaâu D Tæ soá thôøi gian( rate time) : Tæ soá thôøi gian laø soá bieåu dieãn ñoä daøi cuûa quaù trình hoaït ñoäng. Ñaây laø thôøi gian ñoøi hoûi bieán ñaët cuûa tæ soá hoaït ñoäng ñaït ñöôïc gioáng nhö bieán ñaët trong hoaït ñoäng hieäu chænh khi xaûy ra thay ñoåi ñoä doác trong ñoä leäch nhö hình 2-13. Tuøy theo tæ soá thôøi gian daøi hôn, vi phaân linh hoaït hôn. Hình 6.13 : Tæ soá thôøi gian hieäu chænh PD 6.5.1.4 Khaâu ñieàu khieån tích phaân tæ leä (PI) : Khieán heä trôû thaønh heä voâ sai.Muoán taêng ñoä chính xaùc cuûa heâ thoáng ta phaûi taêng heä soá khueùch ñaïi. Song ñoái vôùi heä thoáng thöïc bò haïn cheá thì khaâu PI laø baét buoäc. 6.5.2 Hieäu chænh PID : Caùc boä hieäu chænh PID ñöôïc öùng duïng nhieàu döoùi daïng thieát keá ñieàu khieån hay thuaät tính hieäu chænh baèng phaàn meàm. Neáu tín hieäu vaøo laø sai soá e(t), tín hieäu ra laø ñieän aùp ñieàu khieån u(t) thì : u(t) = Kp [e(t) + +Td] (6.6) Ta coù haøm truyeàn ñaït khaâu PID : Gc(s)= = K(1 + + TdS) = Kp + +KdS (6.7) Theo nguyeân taéc hình thang : Ki = (6.8) Coøn phaàn ñaïo haøm thì : Kd = {e[(kT) – e[(k-1)T]} (6.9) Nhö vaäy : u(kT)=Kpe(kT)++ {e[(kT) – e[(k-1)T]} (6.10) u[(k-1)T] = Kpe[(k-1)T]+ + {e[(k-1)T] – e[(k-2)T]} (6.11) Töø 6.10 vaø 6.11 ta coù : u(kT) - u[(k-1)T] = Kp[e(k)-e(k-1)]+ [e(k)-e(k-1)] + [e(k) - e[(k-1)] – e[(k-2)] (2.12) u(kT) - u[(k-1)T]= (Kp + + )e(k) + ( - Kp + - )e[(k-1)] +e(k-2) Neáu ñaët caùc heä soá : (6.13) a = Kp + + (6.14) a = - Kp + - (6.15) a= (6.16) Thì : u(kT) - u[(k-1)T] = ae(k) + ae(k-1) + ae(k-2) (6.17) Heä soá Thôøi gian xaùc laäp Voït loá Sai soá xaùc laäp Ki taêng giaûm taêng khöû Kp taêng taêng giaûm Kd taêng taêng giaûm 6.5.3 Caùch xaùc ñònh thoâng soá cuûa boä PID. 6.5.3.1 Phöông phaùp Ziegler Nichol(cho PID) Kp = 1.2 (6.18) Ti = 2T1 (6.19) Td = 0.5T2 (6.20) Vôùi T1 vaø T2 ñöôïc xaùc ñònh töø haøm truyeàn hôû cuûa ñoäng cô. Hình 6-14 :ñaëc tuyeán toác ñoä haøm truyeàn hôû cuûa ñoäng cô. 6.5.3.2 Phöông phaùp Jassen vaø Offerein : Thöïc nghieäm ñöôïc tieán haønh theo caùc böôùc sau : Cho heä thoáng laøm vieäc ôû bieân giôùi oån ñònh : Ñieàu khieån ñoái töôïng theo luaät P(Tà0 vaø Tià∞) . Xaùc ñònh heä soá k cho heä soá laøm vieäc vôùi luaät PI : Cho heä laøm vieäc vôùi luaät PI vaø vôùi heä soá k=0.45k, Ti tuøy choïn. Giaûm haøm soá thôøi gian tích phaân Ti cho ñeán khi heä thoáng laøm vieäc ôû bieân giôùi haïn oån ñònh. Xaùc ñònh haèng soá thôøi gian tích phaân T ôû cheá ñoä naøy. Choïn Ti = T 3.Choïn luaät ñieàu khieån PID : Cho heä thoáng laøm vieäc theo luaät PID vôùi = k- x( x ñuû nhoû), Td vaø Ti tuyø choïn. Taêng haèng soá thôøi gian vi phaân cho ñeán khi heä thoáng ñaït ñöôïc quaù ñieàu chænh cöïc ñaïi lôùn nhaát s= max. Xaùc ñònh TDMAX . Choïn TD = TDMAX vaø Ti = 4,5TD Giaûm k cho ñeán khi heä thoáng ñaït ñöôïc ñaëc tính ñoäng hoïc mong muoán . 6.5.4 Haøm truyeàn cuûa ñoäng cô : Hình 6.15 : Sô ñoà truyeàn ñoäng cuûa ñoäng cô Phöông trình caân baèng ñieän aùp : Uö = E + RöIö + Lö. (6.21) E = Kfw (6.22) Phöông trình caân baèng noment : M = Mt + B.w + J (6.23) M = Kfw (6.24) Töø caùc phöông trình (2.21) ñeán (2.24) ta vieát döôùi daïng toaùn töû : U(s) = E(s) + RI(s) + sI(s) (6.25) E(s) = Kf.w(s) (6.26) M(s) = Mt(s) +Bw(s) +s.J.w(s) (6.27) M(s) = Kfw(s) (6.28) Töø phöông trình (2.25) coù quan heä giöõa toác ñoä vôùi ñieän aùp phaàn öùng vaø moment taûi : w(s) = + (6.29) Vôùi : G(s) = f= (6.30) Ta thaáy raèng : do Tu £ Tm neân : (1 + sTu)(1 + sTm) » (1+ Tm) Vaäy 2.30 ñöôïc vieát : = = (6.31) Ñaët : Tm1 =Tm (6.32) Km = (6.33) Vaäy phöông trình (2.30) ñöôïc vieát laïi nhö sau : = = = Vôùi K = Mt(s) Hình 6.16 : Sô ñoà khoái heä thoáng ñieàu khieån voøng kín cuûa ñoäng cô . Khi phaân tích ñoäng cô kích töø DC thì coù theå phaân tích thaønh 2 khoái sau : Uö(s) K. Iö(s) Hình : 6.17 : Sô ñoà caáu truùc ñôn giaûn hoaù Chöông 7: GIÔÙI THIEÄU MAÏNG PLC S7 300 7.1. Truyeàn thoâng treân MPI 7.1.1COÂNG DUÏNG a- Keát noái MPI (Multi-point Interface): Ñaây laø moät keát noái tröïc tieáp ña ñieåm, taïo thaønh 1 maïng con nhaèm trao ñoåi döõ lieäu giöõa caùc PLC (CPU, FM, CP) vaø thieát bò laäp trình PC/PG. Caùc thieát bò tham gia keát noái vaø caùc döõ lieäu caàn truyeàn ñi vaø nhaän veà ñöôïc xaùc laäp khi taïo maïng. Caùc traïm (NODE) coù 1 ñònh danh rieâng (soá MPI) xaùc laäp ñòa chæ cuûa traïm. Caùch qui ñònh ñòa chæ MPI cho module CPU Vì maùy tính coù theå laøm vieäc cuøng luùc ñöôïc vôùi nhieàu traïm PLC, neân sau khi gheùp noái maùy tính vôùi caùc module CPU ta caàn xaùc ñònh ñòa chæ truyeàn thoâng cho traïm PLC. Maëc ñònh caùc module CPU ñeàu coù ñòa chæ laø 2 (ñòa chæ MPI). Muoán thay ñoåi ñòa chæ module CPU ta nhaùy keùp phím chuoät traùi taïi teân cuûa module trong baûng khai baùo caáu hình cöùng ñeå vaøo cheá ñoä ñaët laïi tham soá laøm vieäc nhö sau: Nhaùy keùp chuoät vaøo ñaây  Sau khi nhaùy keùp chuoät vaøo seõ xuaát hieän baûng sau: Kích chuoät vaøo ñaây, sau ñoù choïn tieáp GeneralMPI vaø söûa laïi ñòa chæ MPI nhö mong muoán: Thay ñoåi ñòa chæ MPI taïi ñaây Sau khi ñaõ ñònh nghóa laïi ñòa chæ MPI cho traïm PLC, ta phaûi ghi laïi ñòa chæ ñoù leân module CPU vaø chæ khi ñoù module CPU môùi thöïc söï laøm vieäc theo ñòa chæ môùi naøy. Sau ñoù ta Download xuoáng PLC baèng caùch kích vaøo bieåu töôïng Download treân thanh coâng cuï Bieåu töôïng Download 7.1.2- Tính naêng Caùc traïm ñöôïc keát noái qua coång MPI vaø caùp MPI. Giaù trò MPI cuûa caùc traïm ñöôïc choïn trong khoaûng 0126. Soá traïm tham gia coù theå ñeán 32. Chuaån keát noái laø RS485. Töø maùy tính coù ñaàu ra theo chuaån RS232 ta phaûi duøng boä noái chuyeån ñoåi RS232RS485. Toác ñoä truyeàn coù theå laø 19.2Kbps, 187.5Kbps, 1.5Mp. Thöôøng choïn toác ñoä truyeàn laø 187.5Kbps. Khoaûng caùch giöõa caùc PLC bò giôùi haïn ñeán 50m. 7.2- Phöông thöùc keát noái 7.2.1- Voøng GD Voøng GD (Global Data) laø phöông thöùc giao tieáp cuûa caùc traïm trong maïng MPI. Trong moãi voøng GD xaùc ñònh roõ soá CPU tham gia. Soá löôïng cöïc ñaïi laø 15. Trong voøng coù nhieàu hôn 2 CPU, chæ coù 1 CPU göûi tin, caùc CPU khaùc chæ nhaän tin. Trong voøng chæ coù 2CPU, moãi CPU coù theå göûi 1 goùi tin vaø nhaän 1 goùi tin. Trong moãi voøng coù nhieàu goùi tin. Moãi goùi tin do 1 CPU göûi vaø coù theå coù nhieàu CPU nhaän. Trong 1 voøng moãi CPU chæ coù 1 goùi tin göûi vaø coù 1 goùi tin nhaän. Trong moãi goùi tin GD xaùc ñònh roõ ñòa chæ tin göûi vaø ñòa chæ tin nhaän cuûa töøng traïm. Caùc ñòa chæ naøy coù theå laø: Vuøng nhôù bit M Vuøng nhôù aûnh ngoõ vaøo I, aûnh ngoõ ra Q Vuøng nhôù khoái döõ lieäu DB Vuøng nhôù T, C khoâng neân söû duïng vì thôøi gian göûi khoâng thích hôïp vôùi thôùi gian toàn taïi döõ lieäu, vaø chæ ñöôïc caáu hình trong phaàn göûi. Vuøng nhôù PI, PQ vaø L khoâng söû duïng trong truyeàn thoâng MPI 7.2.2- Tính naêng Moãi CPU coù theå tham gia ñeán 4 voøng GD. Moãi goùi GD chæ chöùa toái ña 22 byte (neáu cuøng vuøng ñòa chæ). Neáu söû duïng nhieàu vuøng ñòa chæ thì phaûi giaûm 2 byte cho moãi vuøng ñòa chæ theâm vaøo Moãi döõ lieäu Bit chieám 1 byte trong goùi GD. 7.3- Taïo döõ lieäu toaøn cuïc GD 7.3.1- Soaïn thaûo baûng GD Môû baûng GD töø maïng MPI (trong Project ñaõ choïn), choïn trong Menu OptionDefine Global Data Ñieàn noäi dung vaøo baûng: +Xaùc ñònh caùc CPU tham gia lieân keát trong maïng MPI. +Ghi ñòa chæ göûi vaø nhaän cho moãi goùi GD. +Ñoä roäng (soá byte) chöùa trong vuøng phaùt vaø thu phaûi hoaøn toaøn gioáng nhau. Ví duï: GD Identifier CPU 300(1) CPU 300(2) GD 1.1.1 >MW0 IW0 GD 2.1.1 >MW100:4 IW30:4 - YÙ nghóa cuûa GD Identifier: GD 1.1.1 Soá hieäu döõ lieäu trong goùi Soá hieäu goùi GD Soá hieäu voøng GD Ta xaùc ñònh CPU göûi vaø thu cho moãi doøng döõ lieäu. Daáu > chæ CPU göûi (phaùt). Ñònh danh GD do chöông trình dòch taïo thaønh, ta khoâng phaûi ñieàn. 7.3.2- Bieân dòch laàn ñaàu Sau khi ñieàn caùc noäi dung vaø xaùc ñònh caùc CPU phaùt, thu cho baûng GD, ta tieán haønh bieân dòch laàn ñaàu theo leänh Menu: GD Table Compile. Luùc naøy soá hieäu ñònh danh GD hieän leân trong coat töông öùng cuûa baûng GD. Löïa choïn toác ñoä truyeàn thoâng (Scan rate): Toác ñoä truyeàn thoâng laø soá chu kì queùt cuûa OB1 cuûa CPU maø ñöôøng truyeàn thöïc hieän 1 laàn phaùt, thu tín hieäu GD. Giaù trò maëc ñònh laø 8, ta coù theå vieát ñeø leân giaù trò ta mong muoán. Chu kyø truyeàn thoâng T khoâng theå quaù nhoû: T= scan rate x Scan cycle time >= 60ms. Vieäc löïa choïn toác ñoä vaø oâ nhôù traïng thaùi coù theå khoâng thöïc hieän (option). 7.3.3- Bieân dòch laàn 2 Sau khi löïa choïn toác ñoä truyeàn vaø oâ nhôù traïng thaùi, ta tieán haønh bieân dòch laàn 2. Sau khi bieân dòch laàn 2, ta coù ñöôïc baûng GD hoaøn chænh, coù theå naïp cho caùc CPU. 7.3.4- Trao ñoåi döõ lieäu GD OB1 PII PIQ Ñieåm kieåm tra chu kì queùt Nhaän GD Ñoïc aûnh ñaàu vaøo Xöû lyù chöông trình chu kì Ñoïc aûnh ñaàu ra Gôûi GD CPU phaùt GD moãi cuoái chu kyø, sau khi ñaõ ghi keát quaû ra aûnh PIQ. CPU nhaän GD vaøo ñaàu moãi chu kyø, tröôùc khi ghi vaøo aûnh PII. 7.4- Keát noái 7.4.1 Taïo lieân keát maïng : Trong Simatic Manager ta Insert caùc traïm cuûa maïng vaø choïn caáu hình phaàn cöùng cho caùc maïng. Neân choïn ñuùng caáu hình phaàn cöùng cuûa traïm ñeå khi Download khoûi bò loãi. Gaùn ñòa chæ MPI cho töøng traïm, caùc ñòa chæ naøy caàn phaûi khaùc nhau. Vieäc gaùn ñòa chæ naøy caàn ñöôïc tieán haønh rieâng leû cho töøng PLC. 7.4.2 Naïp chöông trình cho caùc traïm Ta duøng leänh Download ñeå naïp chöông trình vaø döõ lieäu heä thoáng cho töøng traïm. 7.43- Noái maïng MPI vaät lyù Duøng caùp MPI noái caùc CPU tromg maïng, sau ñoù cho caùc PLC trong maïng hoaït ñoäng. CHÖÔNG 8 : THIEÁT KEÁ VAØ THI COÂNG HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN VAØ GIAÙM SAÙT ÑOÁI LOØ NHIEÄT VAØ MAÙY XEÁP HAØNG TÖÏ ÑOÄNG 8.1.Toång quaùt veà heä thoáng ñieàu khieån 8.2 Giaûi thuaät ñieàu khieån : 8.2.1 Löu ñoà chöông trình chính : 8.2.2 Löu ñoà giaûi thuaät khoái haøm gaép vaät : 8.2.3 Löu ñoà giaûi thuaät chöông trình ñieàu khieån vò trí motor1: 8.2.3 Löu ñoà giaûi thuaät chöông trình ñaët vaät : 8.2.4 Löu ñoà giaûi thuaät chöông trình reset 8.2.5 Löu ñoà giaûi thuaät chöông trình khoái haøm ruùt veà vò trí 0 : 8.2.6 Löu ñoà giaûi thuaät haøm CHAY1, CHAY2, CHAY3 : .2.7 Löu ñoà giaûi thuaät cuûa baêng truyeàn : 2.8 Löu ñoà giaûi thuaät ñieàu khieån vò trí : 8.3. Maïch nguyeân lyù ñieàu khieån maùy xeáp haøng : 8.4 Maïch nguyeân lyù taïo nguoàn xung kích vaø ñoïc veà töø Encoder cuûa baêng chuyeàn : 8.5 Maïch nguyeân lyù ñieàu khieån ñoäng cô ñieàu khieån baêng chuyeàn : 8.6 Giao dieän WINCC cuûa heä thoáng ñieàu khieån : 8.7 Giaûi thuaät truyeàn nhaän maïng : 8.7.1. Thieát keá phaàn cöùng heä thoáng keát noái 2 PLC S7_314IFM : Duøng phöông phaùp MPI sau khi qua RS485 ta noái song song 2 chaân 3 vaø chaân 8 ra ngoaøi vaø noái moät ñaàu vaøo CPU traïm maùy loø nhieät ñaàu coøn laïi caém vaøo traïm maùy xeáp haøng töï ñoäng. Hình : Sô ñoà thöïc keát noái hai PLC Hình : Hình aûnh thöïc teá cuûa caùp keát noái 2 PLC S7_314IFM 8.7.2 Baûng ñòa chæ vaø döõ lieäu truyeàn nhaän baèng goùi voøng GD: 1. Khai baùo ñòa chæ cho töøng traïm PLC nhö phaàn lyù thuyeát MPI ñaõ giôùi thieäu. Maøn hình keát noái MPI xuaát hieän nhö sau : 2. Taïo goùi voøng GD chöùa caùc goùi tin truyeàn nhaän cho hai traïm : 8.8 Thieát keá ñieàu khieån vaø giaùm saùt heä thoáng loø nhieät : 8.8.1- Maïch gia coâng tín hieäu Sô ñoà nguyeân lí maïch gia coâng Trong maïch gia coâng treân, ta söû duïng thermocouple loaïi K (Chromel-Alumel) coù ñoä nhaïy laø 40 µV/oC, raát tuyeán tính. Maïch naøy thöïc hieän 3 chöùc naêng sau: buø nhieät cho ñaàu töï do, khueách ñaïi vaø taïo ñieän aùp ra laø 0V khi ño ôû 0oC. Xeùt hoaït ñoäng cuûa maïch: ° U7, U8, U9 ( söû duïng OP07 cho offset thaáp ) laøm boä ñeäm ñieän aùp. ° Ñieän aùp ra treân thermocouple: V3=S(Td-Ta)=STd-STa Vôùi: Td laø nhieät ñoä caàn ño Ta laø nhieät ñoä moâi tröôøng S laø ñoä nhaïy cuûa thermocouple loaïi K (29,5 µV/oC) Ñeå loaïi tröø aûnh höôûng nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng, ta duøng khoái taïo ra ñieän aùp theo nhieät ñoä moâi tröôøng nhöng coù daáu ngöôïc laïi söû duïng IC LM335A. ° IC LM335A laø loaïi caûm bieán nhieät ñoä baùn daãn, coù ñoä nhaïy laø 10mV/oK. AÙp taïo ra do LM335A caûm bieán ñöôïc laø: V2=K.Ta [oK]=K(273+ Ta) [oC] =K.273 + K.Ta =C+ K.Ta (C=K.273) (3.1) vôùi K=10mV/ oK; C=2,73V Töø (3.1) ta thaáy coù theå trieät tieâu aûnh höôûng cuûa Ta, nhöng laïi taïo ra 1 möùc ñieän aùp laø 2,73V ôû 0oC neân caàn phaûi coù 1 khoái tröø ñeå tröø ñi 2,73V nhaèm taïo ñieän aùp ñaàu ra laø oV ôû 0oC. ° Bieán trôû R12 duøng ñeå buø tröø ñieän aùp 2,73V ôû treân ° U4 (duøng OP07) ñoùng vai troø boä coäng coù khueách ñaïi, taïo aùp ra cuoái cuøng laø: Vout=(1+)[(R17+R24)//R16]()- Vout =(1+)[(R17+R24)//R16]( )- - Ñeå khoâng bò aûnh höôûng nhieät ñoä moâi tröôøng: Choïn R16=100R17+R24=25KChoïn R17=27K vaø R24 laø bieán trôû 10K. Ta chænh bieán trôû ñeå trieät tieâu Ta. Ñeå trieät tieâu ñieän aùp tónh (2,73V): (1+)[(R17+R24)//R16]()-=0 vôùi (R17+R24)//R16=(338.893K)//(100)=99,97 (1+)*99,97*= hay (3.2) khi ñoù, ñieän aùp ra laø: Vout=(1+ Thay caùc giaù trò linh kieän vöøa tính toaùn, ta suy ra: Vout=260.Td ° Caùc tuï C14,C15,C16 ñeàu coù giaù trò laø 10µF ñeå choáng nhieãu Chuù yù: ° Caùc bieán trôû neân duøng loaïi tinh chænh, khoâng neân duøng bieán trôû thoâng thöôøng raát khoù chænh vaø khoâng oån ñònh (khi va chaïm nheï deã bò thay ñoåi giaù trò). ° Caùc OPAMP neân duøng loaïi OP07 coù möùc OFFSET thaáp ñeå phuø hôïp vôùi caùc ñaïi löôïng ño coù giaù trò nhoû, caùc chaân 1 vaø 8 duøng ñeå chænh OFFSET khoâng söû duïng trong thieát keá naøy. 8.8.2 Maïch coâng suaát Sô ñoà nguyeân lí Linh kieän ñöôïc söû duïng: ° BTA16 laø loaïi triac coù doøng ñònh möùc laø 16A ° MOC3020 laø loaïi OPTO TRIAC thöôøng duøng ñeå kích nguoàn coâng suaát vaø caùch ly maïch coâng suaát vôùi maïch ñieàu khieån ÔÛ maïch kích treân ta duøng MOC3020 (OPTO TRIAC) ñeå ñaûm baûo 2 yeâu caàu: Caùch ly veà ñieän Ñoùng ngaét tin caäy Tuy nhieân do doøng qua OPTO TRIAC raát nhoû, khoâng ñuû laùi loø nöôùng neân phaûi kích qua 1 triac khac (BTA16) OPTO TRIAC ñöôïc laùi qua transistor Q2SC1815 gaén vaøo ngoõ ra cuûa PLC, khi ngoõ ra leân PLC leân möùc1 thì ñoùng loø nöôùng vaø khi ngoõ ra xuoáng möùc 0 thì loø nöôùng seõ taét. 8.8.3 Maïch nguoàn cung caáp Ñeå OPAMP OP07 hoaït ñoäng thì caàn nguoàn + 5V neân caàn taïo ra nguoàn cung caáp 2 möùc ñieän aùp naøy. Ta söû duïng 2 IC oån aùp laø LM7805 vaø LM7905 ñeå thieát keá maïch sau: 8.8.4 Löu ñoà giaûi thuaät 8.8.4.1 Sô ñoà khoái cuûa heä thoáng ñieàu khieån loø nhieät 8.8.4.2 Löu ñoà giaûi thuaät 8.8.Thieát keá boä ñieàu khieån môø loø nhieät baèng phaàn meàm FCPA 8.8.5.1Bieán vaøo ra : 8.8.5.2Haøm thuoäc a. Haøm thuoäc cho bieán ET: b. Haøm thuoäc cho bieán DET c. Haøm thuoäc cho bieán DP 8.8..5.3 Luaät hôïp thaønh môø loø nhieät : 8.8.6 Luaät hôïp thaønh môø ñoäng cô : 8.8.7 Thoâng soá PID cuûa ñoäng cô :