NỘI DUNG HƯỚNG DẪN VỀ PLC S7-300, WINCC – SIEMENS VÀ THIẾT BỊ CHẤP HÀNH MỤC LỤC I. PHẠM VI ÁP DỤNG. THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA. TÀI LIỆU LIÊN QUAN.
4 PHẦN 1: CƠ BẢN VỀ PLC S7-300 & CÁC VÍ DỤ 1. CƠ BẢN VỀ PLC S7-300. Định nghĩa PLC. Các tín hiệu kết nối với PLC.
Các module của PLC S7-300. Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ. Cấu trúc bộ nhớ của CPU. Vòng quét chương trình.
Cấu trúc chương trình. Những khối OB đặc biệt. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM LẬP TRÌNH STEP 7 (SIMATIC MANAGER V5. Kết hợp giữa phần cứng và phần mềm:.
Cách xây dựng một Project. Tạo vào soạn thảo khối chương trình ứng dụng. 40 PHẦN 2: THIẾT BỊ CHẤP HÀNH 4. Cơ bản về cảm biến.
Phân loại cảm biến. Các loại cảm biến thông dụng. Cảm biến nhiệt độ. Cảm biến quang.
Cảm biến áp suất. Cảm biến tiệm cận. Cảm biến mức nước. CƠ CẤU CHẤP HÀNH.
Đặc điểm của các cơ cấu chấp hành. Các cơ cấu chấp hành thường gặp. Van mắt kính. Van điều tiết.
Van bướm điều khiển điện. 67 PHẦN 3: WINCC - SIEMENS 6. CƠ BẢN VỀ WINCC. Giới thiệu chung về WinCC.
Chức năng của WinCC (Windows Control Center). Các thành phần của dự án trong Control Center. SOẠN THẢO DỰ ÁN MẪU. Tạo đối tượng.
Thiết lập các điều kiện Run-time. Kích hoạt Project. CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH. Các bài tập thông dụng.
Bài tập lớn 1. Bài tập lớn 2. 90 PHẦN 4: ĐÁNH GIÁ ĐÀO TẠO 9. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA & MỤC TIÊU CỦA VIỆC ĐÁNH GIÁ.
Mục đích & ý nghĩa. NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ. Phần thực hành. Phần thời gian thi và thang điểm đánh giá.
Phổ điểm đánh giá kết quả. MỤC ĐÍCH Nội dung để trong hướng dẫn này là phần tổng hợp kiến thức cơ bản để hình thành kỹ năng cho một người KTV Tự động hóa & Đo lường để phục vụ công việc tại các Nhà máy thuộc Công ty Cổ phần Thép Hòa Phát Dung Quất. Những nội dung trong hướng dẫn nói về PLC S7-300, các ví dụ điển hình cho phần lập trình. Ngoài ra, còn nói về các loại tín hiệu của các cảm biến và các cơ cấu chấp hành.
Giới thiệu để người học biết được các cảm biến và cơ cấu chấp hành thông dụng tại Công ty. Nội dung WinCC được thể hiện những đặc điểm cơ bản, KTV vận dụng kiến thức đã học tại trường Đại học, các tài liệu trên internet để tiến hành hoàn thiện các ví dụ trong hướng dẫn này. PHẠM VI ÁP DỤNG Hướng này áp dụng để đào tạo các KTV Tự động hóa & Đo lường của các Nhà máy thuộc Công ty Cổ phần Thép Hòa Phát Dung Quất. THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA - PLC: Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
- TĐH & ĐL: Tự động hóa & Đo lường. - IEC: International Electrotechnical Commission - Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế IV. TÀI LIỆU LIÊN QUAN - Tự động hóa với Simatic S7-300, Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh – Vũ Văn Hà. - Tham khảo tập lệnh S7-300 của các Trường Đại học trong nước.
- Các tài liệu liên quan PLC tại https://www. - Các ví dụ về WinCC trên https://www.com Ladder Logic (LAD) for S7-300 and S7-400 Programming, Siemens. NỘI DUNG PHẦN 1: CƠ BẢN VỀ PLC S7-300 & CÁC VÍ DỤ 1. CƠ BẢN VỀ PLC S7-300 1.
Định nghĩa PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Contronller) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình. Ưu điểm: o Nhỏ gọn o Dễ thay đổi thuật toán o Dễ trao đổi thông tin (với PLC khác hoặc với máy tính) Các bộ phận chính của PLC: o Bộ vi xử lý trung tâm (CPU) o Hệ điều hành o Bộ nhớ chương trình o Các cổng vào ra,… 1. Các tín hiệu kết nối với PLC - Tín hiệu số: là các tín hiệu thuộc dạng hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ có 2 giá trị 0 hoặc 1. Đối với PLC Siemens: o Mức 0: tương ứng với 0V hoặc hở mạch o Mức 1: tương ứng với 24V Ví dụ: Các tín hiệu từ nút nhấn, từ các công tắc hành trình,… Đều là những tín hiệu số.
- Tín hiệu tương tự: là tín hiệu liên tục từ 0-10V hoặc 4-20mA. Ví dụ: Tín hiệu đọc từ cảm biến loadcell, lưu lượng, nhiệt độ,… 1. Các module của PLC S7-300 v Module CPU - Module CPU là loại module chứa vi xử lí, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông và cổng vào ra số. - Các cổng vào ra số trên CPU được gọi là cổng vào ra Onboard.
- Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau: CPU312, CPU314, CPU315,… v Các module mở rộng: Được chia thành 5 loại chính sau: - Nguồn nuôi (PS: Power Supply): cung cấp nguồn cho CPU và các module khác. - SM (Signal Module): Module tín hiệu vào ra, bao gồm: o DI: Digital Input o DO: Digital Output o DI/DO: Digital In/Output o AI: Analog Input o AO: Analog Output o AI/AO: Analog In/Output - IM (Interface Module): Module ghép nối. - FM (Function Module): Module điều khiển riêng: điều khiển Servo, đọc tốc độ cao,… - CP (Communication Module): Module truyền thông. Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ - Kiểu BOOL: dung lượng một bit, có giá trị 0 hoặc 1.
- Kiểu BYTE: gồm 8 bits, được dùng để biểu diễn số nguyên dương trong khoảng từ 0 đến 255. - Kiểu WORD: gồm 2 bytes, biểu diễn một số nguyên dương từ 0 đến 65535. - Kiểu INT: 2 bytes, biểu diễn số nguyên trong khoảng từ -32768 đến 32767. - Kiểu DINT: 4 bytes, biểu diễn số nguyên từ -2147483648 đến 2147483648.
- Kiểu S5T (hay S5TIME): khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây/mili giây. - Kiểu TOD: biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây. - Kiểu DATE: biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày. - Kiểu CHAR: biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự).
Cấu trúc bộ nhớ của CPU Bộ nhớ của S7-300 được chia thành 3 vùng chính: v Vùng chứa chương trình ứng dụng: được chia làm 3 miền: o OB (Organization block): miền chứa chương trình tổ chức. o FC (Function): miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó. o FB (Function block): miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm, có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác. v Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng o I (Process image input): miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số o Q (Process image output): miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số o M: Miền các biến cờ.
Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu trữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo bit (M), byte (MB), từ (MW), từ kép (MD). o T: miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước (PV: Preset value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV: Current value). o C: miền nhớ phục vụ bộ đếm (Counter), bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước, giá trị đếm tức thời, giá trị logic đầu ra của bộ đếm. o PI: miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự.
o PQ: miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự. v Vùng chứa các khối dữ liệu Được chia thành 2 loại o DB (Data block): miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước và số lượng khối do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều khiển o L (Local data block): miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB, FC, FB tổ chức, sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của một số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB, FC, FB.
Vòng quét chương trình - PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới 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 được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. - Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét (Scan time). Cấu trúc chương trình Có 2 dạng cấu trúc chương trình sau: - Lập trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ.
Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán tự động nhỏ, không phức tạp. Khối được chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét và thực hiện các lệnh trong nó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên. - Lập trình có cấu trúc: Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng và các phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp.
PLC S7-300 có 4 loại khối cơ bản sau: o Loại khối OB (Organization block): khối tổ chức và quản lý chương trình điều khiển. Có các loại khối OB có chức năng khác nhau như: OB1, OB35, OB40,… o Loại khối FC (Program block): khối chương trình với những chức năng riêng giống như một chương trình con hoặc một hàm. Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối FC. o Loại khối FB (Function block): là loại khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi một lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác nhau.
o Loại khối DB (Data block): khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện chương trình. Các tham số của khối do người dùng tự đặt. Chương trình trong các khối được liên kết với nhau bằng các lệnh gọi khối, chuyển khối. S7-300 cho phép gọi chương trình con lồng nhau.