Luận Văn Tốt Nghiệp Trang:Ï CHUONG 1: TONG QUAN VE DE TAI 1. Dat van dé: Trong điều khiến chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ câu chấp hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra đưới dạng số. các loại động cơ bước được sử dụng ngày càng rộng rai trong các hệ thông tự động, điều khiến xa và nhiều thiết bị điện tử khác, nổi bật là trong các lĩnh vực sau: điều khiến robot, điều khiến lập trình trong các thiết bị gia công, điều khiến máy đập giấy decal,. Va ciing trong diéu khién chinh xac nguoi ta can nhitng dong co có thể đạt được độ chính xác cao theo đúng yêu cầu cả về lực và tốc độ.
Động cơ bước là một trong những sự lựa chọn tốt để đáp ứng được những yêu cầu trên với khả năng chuyến động chính xác đến từng bước thậm chí là vi bước. Đặc biệt việc điều khiến motor bude được ứng dụng phổ biến trong xí nghiệp, nhà máy phục vụ trong công việc sản xuất hiện nay. Bên cạnh đó việc phát triển các phần mềm ứng dụng cũng ngày một cao hơn, đặc biệt với WinCC ( Windows Control Center), đây là phần mềm tích hợp giao điện ngudi va may JIHMI (Integrated Human Machine Interface) dau tién cho phép két hợp phần mềm điều khiến với quá trình tự động hóa, là phần mềm ứng dụng để giám sát, điều khiến và thu thập đữ liệu của một hệ thông tự động hóa quá trình sản xuất.Với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao điện điều khiển giúp quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hóa một cách đễ dàng. Việc sử dụng những bộ điều khiển lập trình PLC riêng lẻ không đáp ứng yêu cầu điêu khiên của một hệ thông Scada, cân phải kết hợp thêm các bộ hiến thị HMI (Human Machine Interface) giao diện người và máy.
Phan mém nay có thể trao đổi đữ liệu trực tiếp với nhiều loại PLC của các hãng khác nhau như Siemens, Mítubishi, Allen Bradley,v.,nhưng nó đặc biệt truyền thông rất tốt với PLC của hãng Siemens.Trong lãnh vực tự động hóa trong công nghiệp, WInCC là một trong những phần mềm HMI chuyên đùng của hãng Siemens dé quán lý thu thập dữ liệu và điều khiến quá trình công nghiệp, chương trình dùng để điều hành các nhiệm vụ của màn hình hiển thị và hệ thông điều khiến trong tự động hóa sản xuất. WinCC được cài đặt trên máy tính và giao tiếp vơi PLC thông qua công COMI hoặc COM2 (chuẩn RS- 232) của máy tính. Do đó, cần phải có một bộ chuyển đổi từ chuân RS-232 sang chuẩn RS-485 của PLC. WinCC con có đặc tính mở.
Nó có thể sử dụng một cach dé dàng VỚI Các phan mềm chuẩn và phần mềm người sử đụng, tạo nên giao điện người-máy đáp ứng nhu câu thực tế một cách chính xác. Những nhà cung cap co thé phat trién img dụng của họ thông qua giao diện mở của WinCC như một nên tảng để mở rộng hệ thông. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang:2 Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có qui mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể để đàng tích hợp với những ứng dụng có qui mô toàn công ty như việc tích hợp với những hệ thống cao cấp như MES(Manufacturing Excution System- Hé thống quan lý việc thực hiện sản xuat)va ERP(Enterprise Resource Planning). WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở qui mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của Siemens có mặt trên toàn thế giới.
Đối với S7-300 thì việc kết nỗi với WinCC một cách dé dang nhờ sự tích hợp sẵn. Trong khi thực tế các PLC S7-200 vẫn còn sử dụng nhiều mà WinCC thì không tích hợp sẵn. Vì vậy việc kết nối giữa S7-200 và WinCC phải thông qua phan mềm S7-200 PC Access để liên kết. Đây cũng là một phần được trình bày trong bài luận văn này.
Đê tài mà tôi thực hiện là một ví dụ thực tiên: Mô hình giám sát và điều khiên động cơ bước. Nội dung đề tài bao gôm các vân đề sau: ‹ Tim hiểu về S7-200 (CPU 226CN) để lập trình. ° Tim hiéu vé WinCC, PC Access. e Thiết kế được mô hình giám sát và điều khiến động cơ bước dùng PLC S7-200 đề thực hiện cắt giấy theo một chiêu đài định sẵn và có sự giám sát của máy tính.
Giới hạn đề tài: Với thời gian gần bảy tuần thực hiện đề tài, cũng như trình độ chuyên môn có hạn nên ở đề tài này chỉ làm: Tìm hiểu về các bộ điều khiển động cơ bước và sử dụng S7-200 (CPU 226CN) dé lap trinh, tim hiéu vé PC Access, HMI va dung WinCC để giám sát mô hình cắt giây tự động. Rất mong nhận được sự góp ý kiến quý thây cô và các bạn sinh viên để hoàn thiện hơn về về tài này. Luận Văn Tốt Nghiệp —D _ Trang:3 CHUONG 2: CO SO LY LUAN 1. Gidi thiéu so loc vé PLC S7-200.1 Giới thiệu tống quát về ho PLC S7.
« Họ PLC S7 là một họ PLC mạnh, tốc độ xử lý cao, khả năng quán lý bộ nhớ tốt, kết nối mạng công nghiệp. Hiện nay họ PLC S7 gôm có S7-200, S7-300, S7-400. Mãi một thế hệ PLC lại có nhiều chủng loại CPU khác nhau. Đối với PLC S7, có thể thực hiện các phép toán loógic, đếm, định thời, các thực toán phức tạp và thực hiện truyền thông với các thiết bị khác.
Một số thông số kỹ thuật của S7-200 CPU22X. CPU221|CPU222| GCPU224 | CPU226 |CPU226XM Bộ nhớ chương trình 2048W | 248W | 40968W 4096W 8192W Bo nheé dit liéu 1024W | 1024W | 2560W 2560W 5120W Khả năng dự phòng bộ nhớ khi mất nguồn | 50 giờ | 50giờ | 190 giờ 190 gid 190 gid 10 dia chi 8ln/4Out| 8In/6Out| 14In/+0Out|^24ln/48Out| 24In/4 8Out Đồng hồ thời gian thực | Cartrige | Cartrige|_ Tích hợp | Tíchhợp | Tích hợp Kích thước bộ dêm 256 (128 vào, 128 ra) Tốc độ thực hiện lanh logic 0,3/us / lênh 1.2 Cấu hình vào ra của S7-200 CPU226CN CPU 226 DC/DC/DC (6ES7 216={2AD22=0XB0) CPU 226XM DC/DC/DC (6ES7 216=2AF22-0XB0) 'J00001001 | IÏIIITTI HC S@&@&@@G@GG@G@@@G@G@@@[lSŠSG@@G@@G&@@®@@ L_M 1L: 90 9.1 12 13 1+ 15 16 17 ® + M L+ DC| | iM 00 0102(30405018097 10 12 12 13 14]|24 15 16 17 202122232425 2827 M L: | TITTTTTTTTTTTT (2@2@{2(2(2(2(2{2{2(2{22CŒ) II PE AAA H111, L[[LÍ LÊLLLLLLLLLi" 24VDG Sensor Power Output 1.3 Những khái niệm co sé cia PLC 87-200 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang:4 1.1 khái niệm vòng quét của PLUC l | “ .» XIN Á , | T | _| a Inputs: a) 4 foked tat mien = l1 œ | Pt Process-image ir _ table (put regester) | ¡ 3 + Network 1 Motor onoff ga oo ti T— 3 STEP-7 program @a~ ~ b) { ` _B4 mererc= Network2 Direction rever — t1 PL ) * »* Cc) và đ) ` | PIQ = Process ireage cufpul table (cutput register) | | # fella. ee = | lio ©) 4 & 71 ¥ Outputs & | ` 1 = | ra / a) Đọc đữ liệu đầu vào: Đọc các trạng thái vật lý ( Input ) vào bộ đệm ảo ( IR — Input Register ). b) Thực thi chương trình: CPU đọc đữ liệu từ IR, thực hiện chương trình phân mềm, kết quả được lưu lại ở các vùng nhớ thích hợp và bộ đệm ảo đầu ra (OR — Output Register ).
Cc) Xử lý các yêu cầu truyền thông ( Option ) : nếu có yêu cầu truyền thông xử lý ngắt. d) Tự chuẩn đoán lỗi: CPU kiểm tra lỗi của hệ điều hành trong Rom, các vùng nhớ và các trạng thái làm việc của các module mở rộng. ©) Xuất kết quả ở đầu ra : CPU đọc kết quả từ OR, và xuất kết quả ra các công vật lý. Một số lưu ý : « Đầu vào số : + Nếu không đùng tính nang I ( Immediatcly ) thì đữ liệu đầu vào được cập nhật tại bộ đệm ảo.
+ Nếu dùng tính năng này, chương trình bỏ qua bộ đệm ảo. « Đầu vào tương tự : , , + Nêu bỏ qua tính năng lọc tương tự, thì chương trình sé lây trực tiếp đữ liệu tại công vat lý. + Nếu dùng tính năng này, thì chương trình sẽ đọc các giá trị được lưu lại. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang:5 Mô tả vòng quét : + Môi một vòng quét cơ bản của PLUC mat tr 3ms — 10ms, tuy thuộc vào sô lượng cũng như kiêu lệnh viết trong chương trình.0 0 —( ) Thay đối mức logic đầu vào ee ¡| ETA 1/Thời cập nhật bộ đệm đầu vào.
2/ Thời gian thực thị chương trình. 3/ Thời gian xuât kêt quả ra công | | vat ly.2 Phan chia vùng nhớ trong S7-200 : a. Ving đệm 4o dau vao (I ; 10.7 ): e CPU sẽ truy cập các đầu vào vật lý tại đầu mỗi chu kỳ quét và ghi đữ liệu vào bộ đệm ảo. e Dinh dang truy cap: Bit: [byte address].1 Byte, Word, or Double Word: [sizel[starting byte address) IB4 b.
Vùng đệm ảo đầu ra (Q; Q0.7 ): e Cuối mỗi chu kỳ quét, CPU S7-200 sé truy cập đữ liệu từ bộ đệm ảo xuất ra các đầu ra vật lý. e Định dạng truy cập : Bit: Q/byfe adaress].1 Byte, Word, or Double Word: Qjsizel/starting byte address] QB5 ce. Vung nhé thoi gian ( T ; T0-T255): Luận Văn Tốt Nghiệp Trang:6 « Vùng nhớ này dùng cho các bộ thời gian của S7-200. Đối với một bộ Timer có hai hình thức truy cập vùng nhớ, truy cập theo Timer bịt hoặc Current Value.
e Dinh dang truy cap : e Tuy theo lệnh sử dụng trong chương trình mà cho phép ta truy cap theo Timer bit hay Current value. Fonmat: Tftimer number T24 2.1 ACT Wa ae ia ae Current Value Timer Bits |———— EM ———— = rf TO fa iN OUT + Vweoe - =e | T2 as q jt | Accesses the current value Accesses the timer bit d. Vùng nhớ bộ đếm ( C ; C0-C255 ): e Vung nho nay dùng cho các bộ đếm của S7-200. Đối với một bộ Counter có hai hình thức truy cập vùng nhớ, truy cập theo Counter bịt hoặc Current Value.
e Dinh dang truy cap : Format: Cfeeunter number] C24 l2.1 mow Vv ad ; Ö , Current Value Counter Bits ——— EN F— cũ ca — IN OUT Vev2o0 = = | _— Z ễ ' | 15 Accesses the current value Accesses the counter bit e Tuy theo lệnh sử dụng trong chương trình mà cho phép ta truy cập theo Counter bit hay Current Value. Vùng nhớ đặc biệt (SM): e Vùng nhớ này cung cấp các bỉt truyền thông giữa CPU và chương trình. Các bit nay duoc ding để lựa chọn và điều khiến một số chức năng đặc biệt của CPU S7-200. e Định dạng truy cập : Bit: SM/byle address].
bit address] SM0.1 Byte, Word, or Double Word: SM/sizej/staning byte address] SMB86 1.