ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SỬ DỤNG PLC S7- 200 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP III.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7- 200 III.1.1.Giới thiệu tổng quát PLC: Hình 3.1 Cấu tạo của PLC Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển dây chuyền, thiết bị máy móc cơng nghiệp … người ta thực kết nối linh kiện điều khiển rời (rơle, timer, contactor …) lại với tuỳ theo mức độ yêu cầu thành hệ thống điện điều khiển Công việc phức tạp thi cơng, sửa chữa bảo trì giá thành cao Khó khăn nhất cần thay đổi hoạt động Một hệ thống điều khiển ưu việt mà phải chọn điều khiển cho máy sản xuất cần phải hội đủ yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt … Từ hệ thống điều khiển lập trình PLC (Programable Logic Control) đời giải vấn đề Thiết bị điều khiển lập trình nhà thiết kế cho đời năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống đơn giản cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn việc vận hành hệ thống Vì nhà thiết kế bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, việc lập trình cho hệ thống cịn khó khăn, lúc khơng có thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (programmable controller handle) đời vào năm 1969 Trong giai đoạn hệ thống điều khiển lập trình (PLC) đơn giản nhằm thay hệ thống Relay dây nối hệ thống điều khiển cổ điển Qua trình vận hành, nhà thiết kế bước tạo tiêu chuẩn cho hệ thống, tiêu chuẩn là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang Trong năm đầu thập niên 1970, hệ thống PLC cịn có thêm khả vận hành với thuật toán hổ trợ (arithmetic), “vận hành với liệu cập nhật” (data manipulation) Do phát triển của loại hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp người điều khiển để lập trình cho hệ thống trở nên thuận tiện Ngồi nhà thiết kế cịn tạo kỹ thuật kết nối với hệ thống PLC riêng lẻ thành hệ CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thống PLC chung, tăng khả của hệ thống riêng lẻ Tốc độ xử lý của hệ thống cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với chức phức tạp, số lượng cổng ra/vào lớn Một PLC có đầy đủ chức như: đếm, định thời, ghi (register) tập lệnh cho phép thực yêu cầu điều khiển phức tạp khác Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm nhớ, ln cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ Những đặc điểm của PLC: - Thiết bị chống nhiễu - Có thể kết nối thêm modul để mở rộng ngõ vào/ra - Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu - Dễ thay đổi chương trình điều khiển máy lập trình máy tính cá nhân - Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ - Bảo trì dễ dàng Do đặc điểm trên, PLC cho phép người điều hành không mất nhiều thời gian nối dây phức tạp cần thay đổi chương trình điều khiển, cần lập chương trình thay cho chương trình cũ Việc sử dụng PLC vào hệ thống điều khiển ngày thông dụng, để đáp ứng yêu cầu ngày đa dạng này, nhà sản xuất đưa hàng loạt dạng PLC với nhiều mức độ thực đủ để đáp ứng yêu cầu khác của người sử dụng Để đánh giá PLC người ta dựa vào tiêu chuẩn chính: dung lượng nhớ số tiếp điểm vào/ra của Bên cạnh cần ý đến chức như: vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngôn ngữ lập trình, khả mở rộng số ngõ vào/ra III.1.1.2.Giới thiệu PLC S7-200 CPU 214 III.1.1.2.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7 – 200 CPU 214 PLC viết tắt của Programmable Logic Control, thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình S7 – 200 thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng Các modul sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác Thành phần của S7 – 200 khối vi xử lý CPU 212 CPU 214 Về hình thức bên ngoài, khác của hai loại CPU nhận biết nhờ số đầu vào/ra nguồn cung cấp - CPU 212 có cổng vào, cổng có khả mở rộng thêm modul mở rộng - CPU 214 có 14 cổng vào, 10 cổng có khả mở rộng thêm modul mở rộng S7 – 200 có nhiều loại modul mở rộng khác CPU 214 bao gồm: - 2048 từ đơn (4K byte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM) - 2048 từ đơn (4K byte) kiểu đọc/ghi để lưu liệu, 512 từ đầu thuộc miền nhớ non-volatile - 14 cổng vào 10 cổng logic - Có modul để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm modul analog - Tổng số cổng vào/ra cực đại 64 cổng vào 64 cổng - 128 Timer chia làm loại theo độ phân giải khác nhau: Timer 1ms, 16 Timer 10ms 108 Timer 100ms CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 128 đếm chia làm loại: đếm tiến vừa đếm tiến vừa đếm lùi - 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái đặt chế độ làm việc - Các chế độ ngắt xử lý ngắt bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên xuống, ngắt thời gian, ngắt của đếm tốc độ cao ngắt truyền xung - đếm tốc độ cao với nhịp KHz 7KHz - phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO kiểu PWM - điều chỉnh tương tự - Toàn vùng nhớ không bị mất liệu khoảng thời gian 190 PLC bị mất nguồn nuôi Các cổng Các cổng vào Cổng truyền thông Hình 3.2 Bộ điều khiển lập trình S7 – 200, CPU 214 Mô tả đèn báo S7 – 200, CPU 214 SF (đèn đỏ) Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng Đèn SF sáng lên PLC bị hỏng hóc RUN (đèn xanh) Đèn xanh RUN định PLC chế độ làm việc thực chương trình nạp máy STOP (đèn vàng) Đèn vàng STOP định PLC chế độ dừng Dừng chương trình thực lại Ix.x (đèn xanh) Đèn xanh cổng vào định trạng thái tức thời của cổng Ix.x (x.x = 0.0 ÷ 1.5) Đèn báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng Qy.y (đèn xanh) Đèn xanh cổng báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y (y.y = 0.0 ÷ 1.1) Đèn báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng Cổng truyền thông: S7 – 200 sử dụng cổng truyền thơng nối tiếp RS485 với phích nối chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình với trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự 300 đến 38.400 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.3 Sơ đồ chân của RS 485 Cổng truyền thơng Chân Giải thích Đất 24 VDC Truyền nhận liệu Không sử dụng Đất VDC 24 VDC (120mA tối đa) Truyền nhận liệu Không sử dụng Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với chuyển đổi RS232/RS485 Công tắc chọn chế độ làm việc PLC: Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên, bên cạnh cổng của S7–200 có ba vị trí cho phép chọn chế độ làm việc khác cho PLC - RUN cho phép PLC thực chương trình nhớ PLC S7 – 200 rời khỏi chế độ RUN chuyển sang chế độ STOP nế máy có cố chương trình gặp lệnh STOP, chí công tắc chế độ RUN Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo - STOP cưỡng PLC dừng thực chương trình chạy chuyển sang chế độ STOP Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình nạp chương trình - TERM cho phép máy lập trình tự định chế độ làm việc cho PLC chế độ RUN chế độ STOP Cấu trúc nhớ: Phân chia nhớ: Bộ nhớ của S7 – 200 chia thành vùng với tụ có nhiệm vụ trì liệu khoảng thời gian nhất định mất nguồn Bộ nhớ của S7 – 200 có tính động cao, đọc ghi toàn vùng, loại trừ phần bit nhớ đặc biệt kí hiệu SM (Special Memory) truy nhập để đọc *Vùng chương trình: Là miền nhớ sử dụng để lưu lệnh chương trình Vùng thuộc kiểu nonvolatile đọc/ghi Vùng chứa chương trình chia thành miền -OB1 ( Organisation block) : miền chứa chương trình tổ chức,chứa chương trình chính,các lệnh khối quét - Subroutine ( Chương trình con) : Miền chứa chương trình ,được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi liệu,chương trình thực gọi chương trình -Interrup ( Chương trình ngắt) : Miền chứa chương trình ngắt ,được tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với bất khối chương trình khác Chương trình thực hiên có kiện ngắt xảy Có rất nhiều kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao… *Vùng tham số: CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Là miền lưu giữ tham số như: từ khóa, địa trạm… vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi Chia thành miền khác - I ( Process image input ) : Miền liệu cổng vào số,trước bắt đầu thực chương trình ,PLC đọc giá trị logic của tất cổng đầu vào cất giữ chúng vùng nhớ I.Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà lấy liệu của cổng vào từ đệm I - Q ( Process Image Output): Miền đệm liệu cổng số Kết thúc giai đoạn thực chương trình,PLC chuyển giá trị logic của đệm Q tới cổng số.Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng mà chuyển chúng tới đệm Q - M ( Miền biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng biến để lưu giữ tham số cần thiết truy nhập theo Bit (M) ,byte (MB),từ (MW) hay từ kép (MD) - T ( Timer): Miền nhớ phục vụ thời gian ( Timer) bao gồm việc lưu trữ giá trị thời gian đặt trước ( PV-Preset Value ),giá trị đếm thời gian tức thời ( CV –Current Value) giá trị Logic đầu của thời gian - C ( Counter): Miền nhớ phục vụ đếm bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt trước (PVPreset Value),giá trị đếm tức thời ( CV _ Current Value)và giá trị logic đầu của đệm *Vùng liệu: Dùng để cất liệu của chương trình bao gồm kết phép tính, số định nghĩa chương trình, đệm truyền thông … phần của vùng nhớ thuộc kiểu non-volatile Vùng liệu vùng nhớ động Nó truy nhập theo bit, byte, từ đơn từ kép sử dụng làm miền lưu trữ liệu cho thuật toán hàm truyền thông, lập bảng hàm dịch chuyển, xoay vòng ghi, trỏ địa … Vùng liệu lại chia thành miền nhớ nhỏ với công dụng khác Chúng ký hiệu chữ đầu của tên tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng của chúng sau: V - Variable memory I - Input image regigter O - Output image regigter M - Internal memory bits SM - Speacial memory bits Vùng liệu chia làm loại: -DB(Data Block):Miền chứa liệu tổ chức thành khối Kích thước số lượng khối người sử dụng quy định ,phù hợp với toán điều khiển Chương trình truy nhập miền theo bit (DBX),byte (DBB),từ (DBW) từ kép (DBD) -L (Local data block) : Miền liệu địa phương ,được khối chương trình OB1, chương trình con, chương trình ngắt tổ chức sử dụng cho biến nháp tức thời trao đổi liệu của biến hình thức với khối chương trình gọi Nội dung của khối liệu miền nhớ bị xoá kết thúc chương trình tương ứng OB1, chương trình con, chương trình ngắt.Miền truy nhập từ chương trình theo bit (L),byte(LB) từ (LW) từ kép (LD) Vịng qt chương trình: PLC thực chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp gọi vòng quét (scan) Mỗi vòng quét bắt đầu giai đoạn đọc liệu từ cổng vào vùng đệm ảo, gian đoạn thực chương trình Trong vòng quét, chương trình CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thực lệnh kết thúc lệnh kết thúc (MEND) Sau giai đoạn thực chương trình gian đoạn truyền thông nội kiểm tra lỗi Vòng quét kết thúc giai đoạn chuyển nội dung của đệm ảo tới cổng Chuyển liệu từ Nhập liệu từ ngoại đệm ảo ngoại vi vi vào đệm ảo Truyền thông tự kiểm Thực chương trình tra lỗi Hình 3.4 Chu theo vòng quét (scan) S7 – 200 Như vậy, tại thời điểm thực lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc mà thông qua đệm ảo của cổng vùng nhớ tham số Việc truyền thông đệm ảo với ngoại vi giai đoạn CPU quản lý Khi gặp lệnh vào/ra thì hệ thống cho dừng công việc khác, chương trình xử lý ngắt, để thực lệnh cách trực tiếp với cổng vào/ra Nếu sử dụng chế độ xử lý ngắt, chương trình tương ứng với tín hiệu ngắt soạn thảo cài đặt phận của chương trình Chương trình xử lý ngắt thực vòng qt x́t tín hiệu báo ngắt xảy bất điểm vòng qt Cấu trúc chương trình S7 – 200: Có thể lập trình cho S7 – 200 cách sử dụng phần mềm sau đây: - STEP – Micro/DOS - STEP – Micro/WIN Những phần mềm cài đặt máy tính cá nhân (PC) Các chương trình cho S7 – 200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình (main program) sau đến chương trình chương trình xử lý ngắt sau đây: Chương trình kết thúc lệnh kết thúc chương trình (MEND) Chương trình phận của chương trình Các chương trình phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, lệnh MEND Các chương trình xử lý ngắt phận của chương trình Nếu cần sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình MEND Các chương trình nhóm lại thành nhóm sau chương trình Sau đến chương trình xử lý ngắt Bằng cách viết vậy, cấu trúc chương trình rõ ràng thuận tiện việc đọc chương trình sau Có thể tự trộn lẫn chương trình chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỚNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 49 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thực vòng quét Thực chương trình gọi Thực có tín hiệu báo ngắt Hình 3.5 Cấu trúc chương trình của S7 – 200 Hệ lệnh S7 – 200: chia làm ba nhóm Các lệnh mà thực thì làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị - logic của ngăn xếp Các lệnh thực bit của ngăn xếp có giá trị logic Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí tập lệnh III.1.1.2.2 Các lệnh bản: III.1.1.2.2.1 Lệnh bit Tiếp điểm thường hở Tiếp điểm thường đóng Cuộn coil, ngõ Đảo trạng thái bit CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Set bit Reset bit Tiếp điểm sườn cạnh lên Tiếp điểm sườn cạnh xuống III.1.1.2.2.2 Timer: TON, TOF, TONR TON: delay on TOF: delay off TONR: delay on có nhớ a/ TON: IN: BOOL: cho phép Timer PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) Txxx: số hiệu Timer Trong S7_200 có 256 Timer, ký hiệu từ T0-T255 Các số hiệu Timer S7_200 sau: b/ TOF: CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP IN: BOOL: cho phép Timer PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) Txxx: số hiệu Timer c/ TONR: IN: BOOL: cho phép Timer PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) Txxx: số hiệu Timer Timer có tính chất sau: - Các Timer điều khiển cổng vào giá trị đếm tức thời Giá trị đếm tức thời của Timer nhớ ghi byte (gọi Tword) của Timer, xác định khoảng thời gian trễ kể từ Timer kích Giá trị đặt trước của Timer ký hiệu LAD STL PT Giá trị đếm tức thời của ghi T-word thường xuyên so sánh với giá trị đặt trước của Timer - Mỗi Timer, ghi byte T-word lưu giá trị đếm tức thời, cịn có bit ký hiệu T-bit, thị trạng thái logic đầu Giá trị logic của bit phụ thuộc vào kết so sánh giá trị đếm tức thời với giá trị đặt trước - Trong khoảng thời gian tín hiệu x(t) có giá trị logic 1, giá trị đếm tức thời Tword cập nhật thay đổi tăng dần đạt giá trị cực đại Khi giá trị đếm tức thời lớn hay giá trị đặt trước, T-bit có giá trị logic III.1.1.2.2.3 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm -SET (S) -RESET (R) Lệnh dùng để đóng ngắt điểm gián đoạn thiết kế Trong LAD, logic điều khiển dịng điện đóng hay ngắt cuộn dây đầu Khi dòng điều khiển đến cuộn dây thì cn dây đóng mở tiếp điểm CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP     Hình 3.10 Mode đếm 9, 10, 11 dạng 4X Mode 9: Chỉ đếm tăng giảm, bit start bit reset Mode 10: Đếm tăng giảm, có bit Reset bit Start Mode 11: Đếm tăng giảm , có Bit Start bit Reset phép chọn thời điểm bắt đầu đếm thời điểm bắt đầu Reset Cac Bit Start Reset ngõ input chọn từ bên Mode 12: Chỉ áp dụng với HSC0 HSC3, HSC0 dùng để đếm số xung phát từ Q0.0, HSC3 dùng để đếm số xung phát từ Q0.1( phát chế độ phát xung nhanh) mà không cần đấu phần cứng nghóa PLC tự kiểm tra từ bên CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 3.9 Kết nối input HSC  Các bước khởi tạo đếm HSC Dùng chu kỳ quét bit SM0.1 để gọi chương trình khởi tạo Trong chương trình khởi tạo thực việc sau • Nạp giá trị cho byte điều khiển • Gán đếm với mode đếm tương ứng dùng lệnh HDEF • Nạp giá trị đếm tức thời • Nạp giá trị đặt trước • Gán chương trình ngắt với kiện ngắt tương ứng dùng lệnh ATCH • Cho phép ngắt toàn cục dùng lệnh ENI • Cho phép đếm thực thi dùng lệnh HSC Toàn bước thực chương trình Việc khởi tạo thực lần, cần thay đổi giá trị chế độ làm việc khởi tạo lại III.1.1.2.3.1.2.Bộ đếm tốc độ cao HSC S7 – 200 CPU 214 Trong CPU 214 có ba đếm tốc độ cao đánh số là: HSC0, HSC1 HSC2  HSC0: Tần số đếm cực đại cho phép HSC0 KHz Bộ đếm CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HSC0 sử dụng cổng vào I0.0 có chế độ làm việc nhất đếm tiến lùi số sườn lên của tín hiệu đầu vào tại ngõ vào I0.0  HSC0 sử dụng từ kép SMD38 để lưu giá trị đếm tức thời CV, giá trị đặt trước PV ghi vào từ kép SMD42 (cả hai giá trị PV CV số ngun 32 bit có dấu) • Chiều đếm tiến/lùi của HSC0 qui định trạng thái của bit SM37.3 sau: SM37.3 = đếm lùi theo sườn lên của I0.0 = đếm tiến theo sườn lên của I0.0  Các bước khai báo sử dụng HSC0 nên thực vịng qt đầu tiên: • Nạp giá trị điều khiển phù hợp cho SMB37 • Xác định chế độ làm việc cho đếm lệnh HDEF • Nạp giá trị tức thời ban đầu giá trị đặt trước vào SMD38 SMD42 • Khai báo sử dụng chế độ ngắt vào kích tín hiệu báo ngắt HSC0 lệnh ATCH • Kích đếm lệnh HSC  HSC1: tần số đếm cực đại ngõ vào 7KHz HSC1 đếm linh hoạt, sử dụng bốn đầu vào I0.6, I0.7, I1.0 I1.1 với 12 chế độ làm việc khác HSC1 sử dụng từ kép SMD48 để lưu giá trị đếm tức thời CV, giá trị đặt trước PV ghi vào từ kép SMD52 (cả hai giá trị PV CV số nguyên 32 bit có dấu) • Khác với HSC0, HSC1 có ba khả đếm:  Đếm tiến lùi theo sườn lên của I0.6 (chế độ 0, 1, 2, 3, 4, 5)  Đếm tiến theo sườn lên của I0.6 lùi theo sườn lên của I0.7 (chế độ 6, 7, 8)  Đếm tiến lùi số lần lệch giá trị logic hai cổng I0.6 I0.7, tức số lần phép tính logic XOR của I0.6 I0.7 có kết (chế độ 6, 7, 8)  Chiều đếm (tiến hay lùi) chế độ 0, 1, quy định bit SM47.3 sau: SM47.3 = đếm lùi theo sườn lên của I0.6 = đếm tiến theo sườn lên của I0.6 Và chế độ 3, 4, đầu vào I0.7 sau: I0.7 = đếm lùi theo sườn lên của I0.6 = đếm tiến theo sườn lên của I0.6  HSC1 có hai tần số đếm Trong chế độ 0÷8 tần số đếm tần số thay đổi CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP trạng thái tín hiệu đầu vào 7KHz, riêng chế độ 9, 10, 11 tùy theo khai báo sử dụng mà tần số đếm gấp lần tần số biến thiên trạng thái kết phép tính XOR I0.6 I0.7 Do chế độ 9, 10, 11 tần số đếm cực đại cho phép của HSC1 28 KHz Bảng 3.10 Cấu trúc byte SMB47 gọi byte điều khiển của HSC1 SM47.0 Kiểu reset cho tín hiệu xoá tại I0.0 (chế độ 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11) SM47.1 Kiểu kích cho tín hiệu khởi động tại I1.1 (chế độ 2, 5, 8, 11) SM47.2 Tần số đếm của HSC1 (chế độ 9, 10, 11) SM47.3 Chiều đếm: - đếm lùi, - đếm tiến SM47.4 Cho phép đổi chiều đếm: 0-không cho phép, 1-cho phép SM47.5 Cho phép sửa đổi giá trị đặt trước: 0-không cho phép, 1-cho phép SM47.6 Cho phép sửa đổi giá trị tức thời: 0-không cho phép, 1-cho phép SM47.7 1-cho phép kích HSC1, 0-cho phép huỷ HSC1  Các bước khai báo sử dụng HSC1 nên thực vịng qt đầu tiên: • Nạp giá trị điều khiển phù hợp cho SMB47 • Xác định chế độ làm việc cho đếm lệnh HDEF • Nạp giá trị tức thời ban đầu vào SMD48 giá trị đặt trước vào SMD52 • Khai báo sử dụng chế độ ngắt vào/ra kích tín hiệu báo ngắt HSC1 lệnh ATCH • Kích đếm lệnh HSC • Khi sử dụng HSC1 với chế độ ngắt vào/ra, tín hiệu báo ngắt sau phát:  Báo ngắt CV=PV tín hiệu báo ngắt kiểu 13 khai báo  Báo ngắt có tín hiệu báo thay đổi chiều đếm từ I0.7, tín hiệu báo ngắt kiểu 14 khai báo  Báo ngắt HSC1 bị reset I1.0, tín hiệu báo ngắt kiểu 15 khai báo  HSC2: HSC2 có nguyên lý làm việc giống HSC1 HSC1 HSC2 làm việc độc lập, không ảnh hưởng Các ngõ vào I0.6, I0.7, I1.0, I1.1 của HSC1 thay I1.2, I1.3, I1.4 I1.5 HSC2 Bảng 3.11 Cấu trúc byte SMB57 gọi byte điều khiển của HSC2 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 68 ĐỒ ÁN TỚT NGHIỆP SM57.0 Kiểu reset cho tín hiệu xóa tại I1.4 (chế độ 1,2,4,5,7,8,10,11) SM57.1 Kiểu kích cho tín hiệu khởi động tại I1.5 (chế độ 2,5,8,11) SM57.2 Tần số đếm của HSC2 (chế độ 9,10, 11) SM57.3 Chiều đếm: - đếm lùi, - đếm tiến SM57.4 Cho phép đổi chiều đếm: - không cho phép, - cho phép SM57.5 Cho phép sửa đổi giá trị đặt trước: -không cho phép, 1-cho phép SM57.6 Cho phép sửa đổi giá trị đếm tức thời: -không cho phép, 1-cho phép SM57.7 - cho phép kích HSC2, - cho phép hủy HSC2 HSC2 có ba khả đếm giống HSC1 tần số đếm chế độ giống HSC1  Các bước khai báo sử dụng HSC1 nên thực vịng qt đầu tiên: • Nạp giá trị điều khiển phù hợp cho SMB57 • Xác định chế độ làm việc cho đếm lệnh HDEF • Nạp giá trị tức thời ban đầu vào SMD58 giá trị đặt trước vào SMD62 • Khai báo sử dụng chế độ ngắt vào/ra kích tín hiệu báo ngắt HSC2bằng lệnh ATCH • Kích đếm lệnh HSC • Khi sử dụng HSC2 với chế độ ngắt vào/ra, tín hiệu báo ngắt sau phát:  Báo ngắt CV=PV tín hiệu báo ngắt kiểu 16 khai báo  Báo ngắt có tín hiệu báo thay đổi chiều đếm từ 1.3, tín hiệu báo ngắt kiểu 17 khai báo  Báo ngắt HSC2 bị reset I1.5, tín hiệu báo ngắt kiểu 18 khai báo III.1.1.2.3.2 Bộ phát xung (PTO) điều chế độ rộng xung (PWM) S7 – 200 hỗ trợ ngõ Q0.0 Q0.1 phát xung tốc độ cao điều khiển độ rộng xung với tần số phát lên đến 30Khz Với tần số ngõ thông thường PLC tạo hạn chế chu kỳ quét PLC Bộ phát xung PTO phát xung vuông với chu kỳ thay đổi từ 50µs đến 65535µs hay từ 2ms đến 65535ms, độ rộng xung 50% Số lượng xung phát nằm khoảng từ đến 4.294.967.295 xung Bộ phát xung PWM phát xung với chu kỳ độ rộng xung thay ủoồi ủửụùc: ã Chu kyứ tửứ 50às ủeỏn 65535às hay từ 2ms đến 65535ms CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 69 ĐỒ ÁN TễT NGHIấP ã ẹoọ roọng xung tửứ ủeỏn 65535às hay từ đến 65535ms Bảng 3.12 Byte điều khiển cho PTO PWM Q0.0 SM67.0 Q0.1 SM77.0 SM67.1 SM77.1 SM67.2 SM77.2 SM67.3 SM67.4 SM77.3 SM77.4 PTO/PWM update cycle time value PWM update pulse width time value PTO update pulse count value PTO/PWM time base select PWM update method: SM67.5 SM77.5 PTO operation: SM67.6 SM67.7 SM77.6 SM77.7 PTO/PWM mode select PTO/PWM enable Control Bits = no update = no update = no update = µs/tick = asynchronous update = single segment operation = selects PTO = disables PTO/PWM = update cycle time = update pulse width = update pulse count = 1ms/tick = synchronous update = multiple segment operation = selects PWM = enables PTO/PWM Bảng 3.13 Các ghi khác PTO/PWM Q0.0 SMW68 SMW70 SMD72 Q0.1 SMW78 SMW80 SMD82 Other PTO/PWM Registers PTO/PWM cycle time value (range: to 65535) PWM pulse width value (range: to 65535) PTO pulse count value (range: to 4294967295) Bảng 3.14 Các giá trị nạp cho byte điều khiển kết thực Control Register (Hex Value) 16#81 16#84 16#85 16#89 16#8C 16#8D 16#A0 16#A8 16#D1 16#D2 16#D3 16#D9 16#DA Result of executing the PLS instruction Enable Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Select Mode PTO PTO PTO PTO PTO PTO PTO PTO PWM PWM PWM PWM PWM PTO Segment Operation PWM Update Method Single Single Single Single Single Single Multiple Multiple Synchronous Synchronous Synchronous Synchronous Synchronous Time Base µs/cycle µs/cycle µs/cycle ms/cycle ms/cycle ms/cycle µs/cycle ms/cycle µs/cycle µs/cycle µs/cycle ms/cycle ms/cycle Pulse Count Pulse Width Cycle Time Load Load Load Load Load Load Load CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Load Load Load Load Load Load Load Trang 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 16#DB Yes PWM Synchronous ms/cycle Load Load  Các bước khởi tạo PTO: Sử dụng chu kỳ quét để gọi chương trình khởi tạo PTO Trong chương trình khởi tạo thực việc sau: • Nạp giá trị cho byte điều khiển để chọn việc chế độ phát xung theo yêu cầu • Nạp thời gian để chọn chu kỳ • Nạp giá trị để chọn số xung phát • Gán chương trình ngắt với kiện ngắt tương ứng • Cho phép ngắt tồn cục • Thực lệnh PLS để phát xung  Các bước khởi tạo PWM Sử dụng chu kỳ quét để gọi chương trình khởi tạo PWM Trong chương trình khởi tạo thực cơng việc sau: • Nạp giá trị cho byte điều khiển để chọn chế độ phát xung theo yêu cầu • Nạp giá trị thời gian để chọn chu kỳ • Nạp giá trị thời gian để chọn độ rộng xung • Thực lệnh PLS để phát xung III.1.1.2.3.3 Ngắt PLC S7 - 200 S7 – 200 hỗ trợ 33 kiện ngắt khác tùy thuộc vào loại CPU, kiện ngắt đánh số từ đến 33 S7 – 200 hỗ trợ đến 128 chương trình ngắt khác Các lệnh sử dụng hỗ trợ cho ngắt của S7 – 200 • Lệnh cho phép ngắt tồn cục : -(ENI) • Lệnh cấm ngắt: -(DISI) • Lệnh trở từ chương trình ngắt: -(RETI) • Lệnh gán chương trình ngắt với kiện ngắt: • Lệnh hủy bỏ kiện ngắt với chương trình ngắt: CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 3.15 Các kiện ngắt S7 – 200 Event Number Interrupt Description Port 0: Rcv character 23 Port 0: Xmt complete Port 0: Rcv msg complete Port 1: Rcv msg complete Port 1: Rcv character Port 1: Xmt complete PTO complete interrupt PTO complete interrupt Rising edge, I0.0 24 25 26 19 20 12 27 28 13 14 15 16 17 18 32 29 30 Rising edge, I0.1 Rising edge, I0.2 Rising edge, I0.3 Falling edge, I0.0 Falling edge, I0.1 Falling edge, I0.2 Falling edge, I0.3 HSC0 CV=PV HSC0 direction changed HSC0 external reset/Zphase HSC1 CV=PV HSC1 direction changed HSC1 external reset HSC2 CV=PV HSC2 direction changed HSC2 external reset HSC3 CV=PV HSC4 CV=PV HSC4 direction changed Priority Group 221 x x x x 0 Comm (Highest) Priority In Group Supported by CPU 222 224 224 XP 226 226 XM x x x x x x x x 1 x x x x x x Discrete (Middle) x x x x x x x x x 10 11 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 12 x x x x 13 14 x x x x 15 16 17 x x x x x x x x x x x x x x 18 19 20 21 x x x x x x CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 72 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 31 33 10 11 21 22 HSC4 external 22 reset/Zphase HSC5 CV=PV 23 Timed interrupt Timed Timed interrupt (Lowest) Timer T32 CT=PT interrupt Timer T96 CT=PT interrupt  Các bước khởi tạo ngắt x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Tất ngắt phải khởi tạo trước làm việc Việc khởi tạo thực lần chu kỳ quét của PLC, cần thay đổi thông số trình khởi tạo thì khởi tạo lại Mỗi ngắt có cách khởi tạo khác nhau, ta sử dụng bảng để tra kiện ngắt dùng lệnh ATCH để gán kiện ngắt gọi chương trình ngắt III.2 TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG FREEPORT III.2.1 Giới thiệu chế độ Freeport Chế độ Freeport sử dụng để điều khiển cổng truyền thông của CPU S7- 200 thông qua chương trình của người sử dụng Ở chế độ Freeport, chương trình CPU sử dụng ngắt thu (receiveed interrupt), ngắt phát (transmited interrupt) lệnh thu (RCV -Receive instruction) , lệnh phát (XMT - Transmit instruction) để điều khiển cổng truyền thông của CPU Ở chế độ này, giao thức truyền thơng kiểm sốt hồn tồn chương trình của người sử dụng Các ô nhớ chuyên dụng SMB30 (đối với port 0) SMB130 (đối với port 1) sử dụng để chọn tốc độ truyền bit chẵn / lẻ (parity) Chế độ Freeport hoạt động CPU trạng thái RUN Khi CPU trạng thái STOP, chế độ Freeport ngưng hoạt động chế độ truyền thông bình thường lập lại III.2.2 Ứng dụng chế độ Freeport: Chế độ Freeport cho phép CPU S7-200 giao tiếp với bất thiết bị hỗ trợ giao thức truyền thông 10 bit ( 7bit liệu) 11 bit ( bit liệu), vì vậy, cho phép kết nối rất nhiều thiết bị khác ( của nhiều nhà sản xuất khác ) vào mạng S7-200 Trong trường hợp đơn giản nhất, gởi liệu đến máy in hình sử dụng lệnh phát XMT Các ví dụ khác bao gồm giao tiếp với thiết bị đọc bar code, cân điện tử, máy hàn, cảm biến, Trong trường hợp cần phải viết chương trình hỗ trợ giao CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thức truyền thông sử dụng thiết bị cần kết nối Một ứng dụng quan trọng của chế độ Freeport sử dụng chế độ Freeport để giao tiếp với cổng nối tiếp của máy tính cá nhân Qua đó, người sử dụng viết chương trình máy tính ( ngơn ngữ thơng dụng C, Visual Basic…) để giám sát điều khiển hoạt động của CPU S7-200 mạng S7-200 III.2.3 Yêu cầu kỹ thuật: Cổng truyền thông của S7-200 cổng RS-485 Do đó, kết nối với thiết bị sử dụng chuẩn truyền thơng khác cần có thiết bị kết nối chuyên dụng để chuyển đổi tín hiệu chuẩn sử dụng Trong trường hợp thiết bị cần kết nối sử dụng cổng truyền thơng RS-232 sử dụng cáp PC/PPI để kết nối Tuy nhiên, thời gian quay vịng của cáp PC/PPI phải tính đến chương trình: để đảm bảo không bị mất liệu, liệu truyền từ cổng RS232 đến cổng RS-475, việc truyền liệu theo hướng ngược lại phải trì hoãn khoảng thời gian tối thiểu thời gian quay vịng của cáp Ngồi ra, cổng truyền thông RS-485 của CPU S7-200 hỗ trợ tín hiệu thu liệu, phát liệu yêu cầu gởi (RTS) Các tín hiệu điều khiển CTS, DTR, tín hiệu bắt tay (handshaking) khơng hỗ trợ Điều cần tính đến thiết lập kết nối lập trình sử dụng chế độ Freeport III.2.4 Các bước khởi tạo Freeport: Các byte chuyên dụng SMB30 SMB130 dùng để đặt cấu hình cho port port hoạt động chế độ Freeport, đồng thời cho phép chọn tốc độ truyền, bit chẵn /lẻ số bit liệu Các byte điều khiển mô tả bảng sau: Bảng 3.16 Khởi tạo Freeport Port Ô nhớ Port Ô nhớ SMB30 SMB130 Mô tả MSB7 LSB0 p p d b b b m m Byte điều khiển chế độ freeport pp : Chọn bit chẵn lẻ (parity) SM30.6 SM30.7 SM130.6 SM130.7 00 = no parity 01 = even parity (parity chẵn) 10 = no parity 11 = odd parity (parity lẻ) CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP d : số bit liệu ký tự SM30.5 = bit cho ký tự SM130.5 = bit cho ký tự bbb: tốc độ truyền của chế độ Freeport 000 = 38400 baud 001 = 19200 baud SM30.2 SM130.2 đến đến SM30.4 SM130 010 = 9600 baud 011 = 4800 baud 100 = 2400 baud 101 = 1200 baud 110 = 600 baud 111 = 300 baud mm: chọn giao thức SM30.0 SM130.0 01 = chế độ Freeport SM30.1 00 = PPI chế độ slave SM130.1 10 = PPI chế độ master 11 = dự trữ (mặc định PPI chế độ slave)  Các lệnh hỗ trợ cho chế độ Freeport • Lệnh truyền liệu: Inputs/Outputs TBL Operands Data Types VB, IB, QB, MB, SB, SMB, *VD, *LD, BYTE *AC PORT Constant (0 for CPU 221/222/224; or BYTE for CPU 226 / 226XM)  Lệnh truyền liệu cho phép truyền vùng đệm của nhiều ký tự, tối đa 255 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Khi ta sử dụng chương trình ngắt đính kèm cho kiện truyền liệu hoàn tất, thì S7-200 tạo kiện ngắt (sự kiện ngắt số cho PORT0 kiện ngắt số 26 cho PORT1) sau ký tự cuối của đệm gửi xong • Lệnh nhận liệu: Inputs/Outputs TBL Operands Data Types VB, IB, QB, MB, SB, SMB, *VD, BYTE *LD, *AC PORT Constant (0 for CPU 221/222/224; or BYTE for CPU 226 / 226XM)  Lệnh nhận liệu cho phép nhận vùng đệm của nhiều ký tự, tối đa cho phép 255  Khi sử dụng chương trình ngắt đính kèm với kiện nhận liệu hoàn tất thì S7 – 200 tạo kiện ngắt 23 cho PORT0 kiện ngắt số 24 cho PORT1 sau ký tự cuối của đệm nhận hoàn tất  Lệnh RCV cho phép ta lựa chọn điều kiện bắt đầu kết thúc của chuỗi dự liệu, cách sử dụng byte từ SMB86 đến SMB94 cho PORT0 từ SMB186 đến SMB194 cho PORT1 Để lệnh RCV hoạt động ta phải khai báo điều kiện bắt đầu điều kiện kết thúc, với số ký tự tối đa nhận bảng sau: CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 3.17 Khởi tạo nhận liệu qua Freeport  Các bước khởi tạo freeport Sử dụng chu kỳ quét để gọi chương trình khởi tạo Trong chương trình khởi tạo ta thực việc sau: • Nạp giá trị cho byte điều khiển SMB87 cho PORT0 SMB187 cho PORT1 • Nếu có sử dụng ký tự bắt đầu ký tự kết thúc thì nạp ký tự vào byte SMB88 cho PORT0 SMB188 cho PORT1 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 77 ĐỜ ÁN TỚT NGHIỆP • Nạp thời gian để phát đường truyền liệu nhàn rỗi vào word SMW90 cho PORT0 word SMW190 cho PORT1, việc nhận liệu bắt đầu đường truyền nhàn rỗi, sau khoảng thời gian nạp vào word SMW90 SMW190 thì PLC thực việc kiểm tra xem đường truyền có trống hay khơng để thực việc nhận liệu • Nạp số ký tự cho phép nhận(1 đến 255) đồng thời độ rộng của đệm vào byte SMB94 • Gán chương trình ngắt kiện ngắt số 23 cho PORT0 kiện số 24 cho PORT1 • Cho phép ngắt tồn cục • Gọi lệnh RCV để nhận liệu CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 79 ... lệnh RCV để nhận liệu CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 79 ... Txxx: số hiệu Timer Trong S7_ 200 có 256 Timer, ký hiệu từ T0-T255 Các số hiệu Timer S7_ 200 sau: b/ TOF: CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP IN: BOOL:... 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự 300 đến 38.400 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG DÙNG PLC S7 - 200 Trang 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.3 Sơ đồ chân của RS 485 Cổng