Giáo trình PLC - Bài 1: Tổng quan cấu trúc phần cứng của plc s7 200

nh cần dựa trờn cỏc nhúm cú cựng chức năng mà STEP7- MicroWIN32 đó phõn loại sẵn. Trong đú thường dựng nhất là cỏc khối: + Bit Logic: bao gồm cỏc lệnh làm việc với bit và thực hiện cỏc phộp toỏn logic như AND, OR, NOT + Timer: đõy là khối lệnh làm việc với cỏc loại timer của S7-200. + Counter: đõy là khối lệnh làm việc với cỏc loại timer của S7-200 + Move: cỏc khối lệnh dựng để di chuyển dữ liệu từ vựng nhớ này sang vựng nhớ khỏc của PLC. + Interger Math, Floating-Point Math: nhúm lệnh làm việc với số nguyờn 16bit, 32bit và số thực. Nhúm lệnh này thực hiện cỏc phộp toỏn số học như +, -, ì, ữ + Compare: bao gồm cỏc khối lệnh dựng để so sỏnh dữ liệu như >, <, =, ≥, ≤... Ngoài ra cũn cỏc khối khỏc cũng rất quan trọng chỳng ta cú thể tham khảo thờm ở phần Help của STEP7- MicroWIN32. Để cú thể biết một khối hàm hoặc lệnh làm việc như thế nào và điều kiện kốm theo chỳng ta chọn khối hàm, lệnh đú và nhấn F1. c. Một số thao tỏc quan trọng: - Cú 2 cỏch để tạo một chương trỡnh mới: + Vào menu File à New. + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Lưu lại chương trỡnh đó viết bằng cỏch: + Vào menu File à Save. + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Để chốn một network mới: + Click chuột phải vào số thứ tự của network, chọn Insert à Network(s). + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Để xoỏ một network: chọn network + Click chuột phải vào network cần xoỏ, chọn Delete à Network(s). + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Để thờm một lệnh trong chương trỡnh: Chọn vị trớ của lệnh trong chương trỡnh: + Tiếp theo chọn Instructions, chọn nhúm lệnh sẽ làm việc, double click vào lệnh cần dựng. + Dựng biểu tượng trờn thanh cụng cụ. - Để PLC S7-200 cú thể thực hiện được cỏc chương trỡnh điều khiển, người dựng phải Download chương trỡnh xuống PLC. + Chọn File à Download. Và việc download cú phớm tắt là Ctrl+D. + Dựng ngay biểu tượng ở trờn thanh cụng cụ - Khi trong PLC cú sẵn một chương trỡnh, người dựng cần đưa lờn để kiểm tra, chỉnh sửa STEP7- MicroWIN32 cũng hỗ trợ việc Upload. + Chọn menu File à Upload. Phớm tắt là Ctrl+U. + Dựng biểu tượng ở trờn thanh cụng cụ. Cần phải lưu ý là để Upload hoặc Download chương trỡnh cho PLC thỡ phải chắc chắn rằng PLC S7-200 đó được kết nối đến mỏy tớnh và việc truyền thụng với mỏy tớnh đó được thiết lập. Hay núi cỏch khỏc mỏy tớnh phải nhận ra được sự tồn tại của PLC. Nếu khụng STEP7- MicroWIN32 sẽ bỏo lỗi. Khi kết nối thành cụng STEP7- MicroWIN32 sẽ đưa ra bảng thụng bỏo cỏc thành phần sẽ được download xuống PLC. Muốn download được thỡ phải chuyển PLC về trạng thỏi dừng (STOP) bằng cỏch nhấn nỳt STOP trờn thanh cụng cụ. 2. Các bước để lập trình một chương trình điều khiển cho PLC S7-200. a. Bước 1: Phân tích yêu cầu công nghệ. + Phân tích các yêu cầu chung của hệ thống (tức là xác định thành phần nào cần điều khiển, yêu cầu về thời gian, độ chính xác). + Phân tích thứ tự tác động của các thành phần trong hệ thống. Hay nói cách khác là sự phân biệt thứ tự hoạt động của các thành phần trong hệ thống, cái nào trước, cái nào sau... và sự liên quan giữa chúng. + Phân tích bản chất của từng thành phần để xác định được các điều kiện liên quan mà chỉ phụ thuộc vào bản chất riêng của nó và kết hợp với toàn bộ với những phân tích trước đó để có phương pháp điểu khiển thích hợp. b. Bước 2: Lập bảng địa chỉ cho các I/O. Từ các bước phân tích về công nghệ cho ta biết sẽ có bao nhiêu I/O trong hệ thống, bản chất của các I/O (số, tương tự, xung) và ta sẽ xây dựng được một bảng các I/O cho toàn bộ hệ thống. Việc xây dựng bảng I/O phụ thuộc vào hệ thống và cấu hình PLC hoặc hệ PLC mà chúng ta định viết chương trình điều khiển. Và việc gán địa chỉ cho các I/O của hệ thống phải tuân thủ những quy định của nhà cung cấp PLC. c. Bước 3: Lập giản đồ thời gian hoặc lưu đồ thuật toán điều khiển. Đối với những hệ điều khiển tương đối lớn và phức tạp thì bước này rất quan trọng cho việc lập trình về sau này. Nó sẽ giúp cho người lập trình phân tích hệ thống điều khiển thành từng phần, sự liên quan và thứ tự tác động của chúng và từ đó sẽ cụ thể hoá được phương án điều khiển trên chương trình cho PLC. Còn đối với những hệ thống nhỏ không có quá nhiều các I/O thì người ta có thể xây dựng giản đồ thời gian tương ứng cho từng I/O nằm trong tổng thể thứ tự và thời gian tác động của toàn bộ I/O của hệ thống. d. Bước 4: Viết chương trình điều khiển. Từ những gì đã có từ việc phân tích hệ thống và xây dựng lưu đồ thuật toán hoặc giản đồ thời gian thì việc cụ thể hoá bằng ngôn ngữ lập trình và đưa xuống PLC cũng rất quan trọng. ở đây người lập trình cũng phải tuân thủ những quy định của nhà sản xuất về việc lập trình cho loại PLC S7-200 của họ dẫn đến một số hạn chế nhất định trong việc thể hiện thuật toán. Và đôi khi cũng phải điều chỉnh lại thuật toán cho phù hợp với loại PLC mà mình đang có. e. Bước 5: Chạy thử chương trình và kiểm tra lỗi. Sau khi đã hoàn thiện chương trình điều khiển và kiểm tra những lỗi có thể thấy được như các lỗi về cú pháp, về sự sai khác kiểu dữ liệu, về thời gian thì có thể download chương trình xuống PLC để chạy thử. Việc chạy thử này nếu có thể thực hiện trên hệ thống thực tế là tốt nhất còn nếu không có thể chạy thử trên các phần mềm mô phỏng hoặc một hệ thống được xây dựng để mô phỏng lại hệ thống cần điều khiển. Từ việc kiểm tra các đáp ứng của hệ thống sau khi chạy thử thì người lập trình có thể kiểm tra lại toàn bộ thuật toán mà mình đã xây dựng từ đó chỉnh sửa lai chương trình để đáp ứng được hoàn toàn các yêu cầu của hệ thống. Bài 3: Viết một số chương trình điều khiển cơ bản. I. Viết chương trình điều khiển ĐCXC 3 pha bằng khởi động từ kép: Sơ đồ trang bị điện RN T T N T N N Mt Dt Dn Mn Dtổng a. Yêu cầu công nghệ: điều khiển đổi chiều quay động cơ với hai chế độ. + Chế độ bằng tay: dùng hai nút ấn thuận và ngược để đổi chiều động cơ. b. Xây dựng Symbol table: định địa chỉ cho các đầu vào/ra. - Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt. - Đầu ra: các Công tắc tơ. c. Giản đồ thời gian. I0.1 Q0.0 Q0.1 I0.0 I0.2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 t 0(t) Nỳt ấn quay thuận Nỳt ấn quay ngược RN hoặc nỳt dừng Đầu ra thuận Đầu ra ngược d. Viết chương trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi: + Các lỗi về cú pháp: như thiếu liên kết, viết sai dạng địa chỉ, các đầu ra quá nhiều trong một network mà không có sự liên kết + Các lỗi về chương trình: thiếu duy trì, thiếu các điền kiện để có thể điều khiển đúng theo yêu cầu II. Viết chương trình điều khiển khởi động ĐCXC 3 pha bằng phương pháp đổi nối : Sơ đồ trang bị điện a. Yêu cầu công nghệ: điều khiển khởi động động cơ bằng phương pháp đổi nối với các chế độ: + Chế độ bằng tay: dùng hai nút ấn để khởi động động cơ và đổi chế độ khởi động từ sao sang tam giác. + Chế độ tự động: sau khi khởi động một thời gian thì tự động chuyển chế độ khởi động từ sao sang tam giác. b. Xây dựng Symbol table: định địa chỉ cho các đầu vào/ra. - Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt. - Đầu ra: các Công tắc tơ.  c. Giản đồ thời gian. Q0.1 Q0.0 M0.0 I0.2 I0.1 I0.0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 t O Nỳt ấn sao Nỳt ấn tam giỏc RN hoặc nỳt dừng Đầu ra KS 1 0 Giản đồ thời gian chế độ KĐ bằng tay Đầu ra KT Biến nhớ M d. Viết chương trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi. III. Viết chương trình điều khiển khởi động ĐCXC 3 pha roto dây quấn dùng 2 hoặc 3 cấp điện trở phụ: Sơ đồ trang bị điện a. Yêu cầu công nghệ: + Chế độ bằng tay: cắt các điện trở phụ bằng tay thông qua tín hiệu của các nút ấn.(xem các hình phía dưới) + Chế độ tự động: tự động cắt các điện trở phụ sau các thời gian quy định. b. Xây dựng Symbol table: + Đầu vào: các nút ấn, rơ le nhiệt. + Đầu ra: cho các contactor để loại bỏ các nhóm điện trở. I0.2 Q0.3 Q0.2 I0.1 1 0 1 0 1 0 1 0 I0.0 I0.4 Q0.1 Q0.0 0 0 0 0 1 1 1 1 t 0(t) K K1 K2 K3 R1 1 0 M R2 R3 D c. Giản đồ thời gian. d. Viết chương trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi. IV. Viết chương trình điều khiển đèn tín hiệu GT của một ngã tư: Thiết lập và tái thiết lập (các bit N)(Set và Reset) Khi các chỉ dẫn Set và Reset là được thực hiện, số được tính của các điểm (N) bắt đầu tại giá trị lý thuyết bởi bit hoặc thông số OUT là được thiết lập (chỉnh on) hoặc tái thiết lập (chỉnh off). Phạm vi của các điểm đó có thể được thiết lập hoặc tái thiết lập từ 1 tới 255. Khi sử dụng chỉ dẫn Reset, nếu bit được tínhlà một trong hai bit T hoặc C, thì khi đó mỗi bit timer hoặc counter là reset và giá trị hiện thời timer/counter là được xoá . Điều kiện lỗi khi đặt ENO = 0: SM4.3 (thời gian chạy), 0006 (địa chỉ gián tiếp), 0091 (toán hạng ra của phạm vi). Các đầu vào/đầu ra Các toán hạng Các kiểu dữ liệu bit I, Q, M, SM, T, C, V, S, L BOOL N VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, AC, hằng số, *VD, *AC, *LD BYTE Các ví dụ đầu ra Set và Reset. Làn đường 1 Làn đường 2 a. Yêu cầu công nghệ: + Chế độ tự động: tự động đưa tín hiệu để hiển thị các đèn có màu khác nhau ở 2 con đường của ngã tư. Không có sự trùng màu đèn tín hiệu. + Chế độ tự xử: nhấp nháy đèn vàng ở cả 2 làn đường (1 lần/1s). b. Xây dựng Symbol table: + Đầu vào: nút ấn của chế độ tự động và tự xử, dừng. + Đầu ra: xanh, đỏ, vàng của làn đường 1. xanh, đỏ, vàng của làn đường 2. V1 V2 X1 Đ1 t T0 Đ2 T1 T2 T3 T4 X2 c. Giản đồ thời gian. d. Viết chương trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi. V. Viết chương trình điều khiển hệ thống đếm người vào/ra của một siêu thị: Ví dụ sử dụng các bộ đếm lên/xuống: a. Yêu cầu công nghệ: - Đếm đúng số người và đưa ra được tín hiệu cảnh báo: + Nhấp nháy đèn 1lần/1s. + Báo còi. - Cho phép người quản lý cắt đèn báo động hoặc tự động cắt tín hiệu báo động sau khoảng thời gian quy định. b. Xây dựng Symbol table: - Đầu vào: các sensor phát hiện người vào và ra. Nút ấn khởi động và cắt tín hiệu báo động. - Đầu ra: đèn và còi báo động. c. Giản đồ thời gian. d. Viết chương trình điều khiển. e. Chạy thử, kiểm tra lỗi.