CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 I. THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH S7-200 : 1 / Cấu hình cứng: PLC là viết tắc của programmable logic control. là thiết bi điều khiển logic lập trình được hay khả trình. cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình lọai nhỏ của hãng Siemens ( CHLB Đức ) , có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mỡ rộng. Các loại modul này được sử dụng cho nhiều những ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU 212 , CPU 214 hoặc CPU 224. Về hình thức bên ngoài các CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào /ra và nguồn cung cấp .Mô tã các đèn báo trên S7-200 , CPU 224 : SF ( đèn đỏ) Đèn đỏ báo hiệu hệ thống bị hỏng.
Đèn sáng lên khi có hỏng hóc. RUN ( đèn xanh ) Đèn xanh chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào trong máy. STOP ( đèn vàng ) Đèn vàng chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại.
- 19 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC Ix.x ( đèn xanh ) Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trang thái tức thời ở cổng Ix. Đèn này áo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.x ( đèn xanh ) Đèn xanh ở cổng ra chỉ định trang thái tức thời ở cổng Qx. Đèn này áo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.Cổng truyền thông : S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho mỗi thiết bị lập trình kiểu PPI là 9600 baud.
Tốc độ truyền cung cấp cho PLC theo kiểu tự do. Chân Giải thích : 1 Đất 2 24 VDC 3 Truyền và nhận dữ liệu 4 Không sử dụng 5 Đất 6 5 VDC ( điện trở trong 100Ω ) 7 24 VDC ( 120 mA tối đa ) 8 Truyền và nhận dữ liệu 9 Không sử dụng Hình : Sơ đồ chân của cổng truyền thông Ghép nối S7-200với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI bằng cáp chuyển đổi RS232/RS485. - 20 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC Hình : Cách ghép nối máy tính PC với PLC S7-200 1/3.Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC: Công tắc chọn chế độ là việc cho PLC nằm phía trên bên cạnh các cổng ra của S7-200 có ba vị trí cho phép chọn chế độ làm việc khác nhau cho PLC. - RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ.
PLC S7-200 sẻ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc chương trình gặp lệnh STOP , thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực tai của PLC theo đèn báo. - STOP cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP PLC cho phép chỉnh sửa lại chương trình hoặc nạp lại một chương trình mới.
- TERM cho phèp máy lập trình tự quyết định một trong hai chế độ làm việc cho PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP .Pin và nguồn nuôi bộ nhớ : - Nguồn nuôi dùng để ghi chương trình hoặc nạp một chương trình mới. - Nguồn pin có thể được sử dụng để mỡ rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu có trong bộ nhớ. Nguồn pin được tự động chuyển sang trạng thái tích cực - 21 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC nếu nhưdung lương tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bố không bị mất đi. 2 / Cấu trúc bộ nhớ : 2.1/ Phân chia bộ nhớ : Bộ nhớ của S7-200 được chia thành bốn vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoản thời gian nhất định khi mất nguồn.
Bộ nhớ của S7-200 có tính năng động cao , đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ phần các bít nhớ đặc biệt được kí hioệu bởi SM ( special memory ) chỉ có thể truy nhập để đọc. Hình : Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200 Vùng chương trình : là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ lệnh của chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được. Vùng tham số : là iền lưu giữ tham số như : từ khóa , địa chỉ trạm … Cũng giống như vùng chương trình , vùng tham số thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được.
Vùng dữ liệu : được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả của phép tính , hằng số được định nghĩa trong chương trình , bộ đệm truyền thông. - 22 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC Vùng đối tượng : timer , bộ đếm , bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không thuộc kiểu non-volatile nhưng đọc/ghi được. 3 / Mỡ rộng cổng vào ra: Có thể mỡ rộng cổng vào/ ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mỡ rộng về phía bên phải của CPU , làm thành một móc xích.
Địa chỉ của các vị trí modul được xác định bằng kiểu vào/ra và vị trí cũa modul trong móc xích , bao gồm các modul có cùng kiểu. Ví dụ như một modul của cổng ra không thể gán địa chỉ của một modul cổng vào , cũng như một modul tương tự khộng có đia chỉ như một modul số được và ngược lại. Các modul mỡ rộng số hay rời rạt đều chiếm chổ trong bộ đệm , tương ứng với số đầu vào/ ra của modul. - 23 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC 4 / Thực hiện chương trình : PLC thực hiện chương trình theo chu trình vòng lặp.
MỖi vòng lặp được gọi là vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo , tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét , chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội và kiễm tra lổi.
Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra. Hình : Vòng quét ( scan) trong S7-200 Như vậy tại thời điễm thực hiện lệnh vào/ ra , thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào /ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lặp tức thì hệ thống dừng mọi công việc khác , ngay cả chương trình xử lý ngắt , để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt , chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt à có thể xảy ra ở bất cứ điễm nào trong vòng quét. - 24 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC 5 / Cấu trúc chương trình : Có thể lặp trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong những phần mềm sau đây: - STEP 7 – Micro / DOS - STEP 7 – Micro / WIN Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính ( main program ) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt được hỉ ra sau đây : - Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình ( MEND ) - Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính.
- Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình. Nếu cần sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính ( MEND ). Các chương trình con đươc nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính. Sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt.
Bằng cách viết như vậy , cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình sau này. Co thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính. - 25 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC II. MODULE EM235 : 1/Cấu trúc phần cứng : - 26 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC 2/Nguyên lý họat động: Unipolar Full-Scale Resolution SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 Input ON OFF OFF ON OFF ON 0-50mV 12.5μV OFF ON OFF ON OFF ON 0-100mV 25μV ON OFF OFF OFF ON ON 0-500mV 125μV OFF ON OFF OFF ON ON 0-1V 250μV ON OFF OFF OFF OFF ON 0-5V 1.25mV ON OFF OFF OFF OFF ON 0-20mA 5μA OFF ON OFF OFF OFF ON 0-10V 2.5mV Module EM235 dùng để đọc tín hiệu Analog từ đầu cân đưa vào module xử lý rồi từ module đưa vào module 224 để điều khiển.
Quá trình này làm đồng bộ giá trị hiển thị trên đầu cân và PLC. Chọn các Switch trên Module EM235 để đọc dòng từ 0-20mA. - 27 - Luận văn tốt nghiệp SVTH : NGUYỄN DUY ĐỨC CHƯƠNG 2 : CÁC THIẾT BỊ VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG I. LOAD CELL: 1/Cảm biến lực : Khi dây dẫn chịu biến dạng cơ khí thì điện trở nó thay đổi, hiện tượng đó gọi là hiệu Tenzơ.
Chuyển đổi điện trở làm việc dựa trên hiệu ứng Tenzơ gọi là chuyển đổi điện trở Tenzơ hay chuyển đổi điện trở lực căng. Chuyển đổi điện trở lực căng chia làm ba loại: chuyển đổi điện trở lực căng dây mảnh, lá mỏng va màng mỏng. Phổ biến nhất là loại điện trở lực căng dây mảnh. Dây được chế tạo bằng vật liệu constantan, nicrôm, hợp kim platin-iridi … Dây mãnh Lá mỏng Màng mỏng Chuyển đổi được dán lên đối tượng đo, lúc đối tượng bị biến dạng thì chuyển đổi được biến dạng theo.