Chương 1: Dẫn Nhập Trang2 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Minh Tâm 2CHƢƠNG 2 GIỚI THIỆU 2.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200 2.1 Khái niệm chung về PLC S7 - 1200 Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7 - 1200 dùng để thay thế dần cho S7- 200. So với S7-200 thì S7 - 1200 có những tính năng nổi trội hơn. S7 - 1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hoá.
Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho việc ứng dụng với S7 - 1200. S7 - 1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO). Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển: Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng mật khẩu chống truy cập vào PLC. Tính năng Know-how protection để bảo vệ các block đặc biệt.
S7 - 1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP. Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232. Phần mềm dùng để lập trình cho S7 - 1200 là Step 7 Basic. Step 7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL.
Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal V11 của Siemens. Vậy để làm một dự án với S7 - 1200 chỉ cần cài TIA PORTAL V11 vì phần mềm này đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI. Bộ phận kết nối nguồn. Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che).Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên.
Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp. Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU.2 Các module trong PLC S7 - 1200 2.1 Giới thiệu về các module CPU Chương 2: Giới Thiệu Trang3 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Minh Tâm Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau… PLC S7 - 1200 có các loại sau: Bảng 2.1: Một số loại PLC S7 – 1200 Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thước vật lý (mm) 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng: Bộ nhớ làm việc 25 kB 50 kB Bộ nhớ nạp 1 MB 2 MB Bộ nhớ giữ lại 2 kB 2 kB I/O tích hợp cục bộ Kiểu số 6 ngõ vào/4 8 ngõ vào/6ngõ 14 ngõ vào/10 ngõ ra ngõra ra Kiểu tương tự 2 ngõ vào 2 ngõ vào 2 ngõ vào Kích thước ảnh tiến 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q) trình Bộ nhớ bit (M) 4096 byte 8192 byte Độ mở rộng cámodule Không 2 8 tín hiệu Bảng tín hiệu 1 Các module truyền 3 (mở rộng về bên trái) thông Các bộ đếm tốc độ cao 3 4 6 Đơn pha 3 tại 100 kH 3 tại 100 kHz 3 tại 100 kHz 1 tại 30 kHz 3 tại 30 kHz Vuông pha 3 tại 80 kHz 3 tại 80 kHz 3 tại 80 kHz 1 tại 20 kHz 3 tại 20 kHz Các ngõ ra xung 2 Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn) Thời gian lưu giữ Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 400C đồng hồthời gian thực PROFINET 1 cổng truyền thông Ethernet Tốc độ thực thi tính 18 μs/lệnh toán thực Tốc độ thực thi 0,1 μs/lệnh Boolean Chương 2: Giới Thiệu Trang4 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Minh Tâm Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU.
Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.2 Các modules truyền thông Ngoài việc sử dụng cổng Ethernet tích hợp sẵn trên Module CPU, CPU S7- 1200 có thể mở rộng được một module truyền thông khác. Module RS232, RS485. CM 1241 RS232 CM1241 RS485 1x9- pinD- sub male connector 1x9- pinD- sub female connector Hình 2.2: Module truyền thông 2.3 Modules mở rộng tín hiệu Các module mở rộng được gắn trực tiếp bên phải CPU, hỗ trợ đầy đủ các kiểu tín hiệu số, tương tự, relay Bảng 2.2: Module mở rộng tín hiệu DI 8 x 24VDC DI SM 1221DC DI 16 x 24VDC DO 8x 24VDC SM 1222DC DO 16 x 24VDC DO DO 8x Relay SM 1221 RLY DO 16x Relay DI 8/DO 8 x 24VDC 0.5A SM1223 DC/DC DI 16/DO 16 x 24VDC 0.5A DI/DO DI 8 x24VDC/ DO 8 x Relay SM1223 DC/Relay DI 16 x24VDC/ DO 16 x Relay AI SM 1231 AI AI4 x 13 Bits 10VDC, 4- 20mA AO SM 1231 AQ AO2 x 14 Bits AI/ AO SM 1234 AI/ AQ AI4 x 13 Bits/ AO2 x 14 Bits 10VDC, 4- 20mA Chương 2: Giới Thiệu Trang5 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Minh Tâm Hình 2.3: Module mở rộng tín hiệu 2.4 Module nguồn Sử dụng module nguồn PM 1207 có các thông số: Input: 120/230 AC 50/ 60Hz, 1.3 Các chức năng nổi bật của CPU 1212C Có 6 bộ đếm tốc độ cao HSC dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường.
Có 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ, động cơ bước hay servo. Có ngõ ra PWM điều chế độ rộng xung cho các ứng dụng điều khiển tốc độ động cơ, valve, nhiệt độ. Có 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số cho bộ điều khiển (Autotuning).2 Làm việc với phần mềm TIA PORTAL V13 2.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic Step 7 basic là hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo. Một hệ thống kỹ thuật mới, thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa.
Lợi ích với người dùng: Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động. Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật. Chức năng bảo vệ: kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổi mới trong tương lai.2 TAG của PLC / TAG local Tag của PLC Phạm vi ứng dụng: giá trị tag có thể được sử dụng ở mọi khối chức năng trong PLC. Ứng dụng: binary I/O, bit of memory.
Định nghĩa vùng: bảng tag của PLC. Miêu tả: tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép. Tag Local Chương 2: Giới Thiệu Trang6 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Minh Tâm Phạm vi ứng dụng: giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mô tả tương tự có thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đích khác nhau.
Ứng dụng: tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời. Định nghĩa vùng: khối giao diện. Miêu tả: tag được đại diện bằng dấu “#”.4: PLC Tags trong TIA PORTAL Layout: bảng tag PLC chứa các định nghĩa của các tag và các hằng số có giá trị trong CPU. Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPU được sử dụng trong project.
Column: mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc có thể kéo thả như một lệnh chương trình. Name: chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU. Data type: kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag. Address: địa chỉ của tag.
Retain: khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại. Comment: comment miêu tả của tag. Nhóm tag: tạo nhóm tag bằng cách chọn Add new tag table. Chương 2: Giới Thiệu Trang7 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.
Nguyễn Minh Tâm Hình 2.5: PLC Table trong TIA PORTAL Hình 2.6: Tìm và thay thế Tag PLC Ngoài ra còn có một số chức năng sau: Lỗi tag. Giám sát tag của PLC. Hiện / ẩn biểu tượng. Đổi tên tag : Rename tag.
Đổi tên địa chỉ tag : Rewire tag. Sao chép tag từ thư viện Global.3 Kỹ thuật lập trình 2.1 Vòng quét chƣơng trình PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét. Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới Chương 2: Giới Thiệu Trang8 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.
Nguyễn Minh Tâm vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào / ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đệm. Cấu trúc lập trình Hình 2.7: Cấu trúc lập trình Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS Organization blocks (OBs): là giao diện giữa hoạt động hệ thống và chương trình người dùng. Chúng được gọi ra bởi hệ thống hoạt động và điều khiển theo quá trình: Xử lý chương trình theo quá trình. Báo động – kiểm soát xử lý chương trình.
Startup OB, Cycle OB, Timing Error OB và Diagnosis OB: có thể chèn và lập trình các khối này trong các project. Không cần phải gán các thông số cho chúng và cũng không cần gọi chúng trong chương trình chính. Process Alarm OB và Time Interrupt OB: các khối OB này phải được tham số hoá khi đưa vào chương trình. Ngoài ra, quá trình báo động OB có thể được gán cho một sự kiện tại thời gian thực hiện bằng cách sử dụng các lệnh ATTACH, hoặc tách biệt với lệnh DETACH.
Chương 2: Giới Thiệu Trang9 do an Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Minh Tâm Time Delay Interrupt OB: OB ngắt thời gian trễ có thể được đưa vào dự án và lập trình. Ngoài ra, chúng phải được gọi trong chương trình với lệnh SRT_DINT, tham số là không cần thiết. Start Information: khi một số OB được bắt đầu, hệ điều hành đọc ra thông tin được thẩm định trong chương trình người dùng, điều này rất hữu ích cho việc chẩn đoán lỗi, cho dù thông tin được đọc ra được cung cấp trong các mô tả của các khối OB.
Hàm chức năng – FUNCTION Funtions (FCs): là các khối mã không cần bộ nhớ. Dữ liệu của các biến tạm thời bị mất sau khi FC được xử lý. Các khối dữ liệu toàn cầu có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu FC.