Bài giảng Ứng dụng PLC điều khiển các hệ truyền động thủy khí công nghiệp - Chương 3: Ngôn ngữ lập trình cho PLC

CHƢƠNG 3 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO PLC 5 7 58 I. Các bƣớc lập trình cho PLC 1.Tìm hiểu rõ các yêu cầu công nghệ 2.Liệt kê cổng vào ra, lựa chọn PLC 3.Phân cổng vào ra 4. Dựng lƣu đồ chƣơng trình 5. Dịch lƣu đồ ra giản đồ thang 6.Lập trình giản đồ thang vào PLC 59 7.Mô phỏng chƣơng trình, kiểm tra phần mềm Chƣơng trình đúng ? 8.Nối PLC với thiết bị thực 9.Kiểm tra kết nối Sửa chƣơng trình Chƣơng trình đúng ? 10. Chạy hệ thống Đúng Sai Sai Đúng 60 11.Lƣu cất chƣơng trình, bàn giao Kết thúc 61  Lƣu ý trong một số bƣớc lập trình: Bƣớc 2: Liệt kê đầy đủ các cổng vào ra, các cổng dự trữ, cần thiết khi phát triển hệ thống.v.v và chọn PLC có số đầu vào ra lớn hơn hoặc bằng theo yêu cầu. Bƣớc 3 : Phân cổng vào ra cho PLC về nguyên tắc nên tuân thủ các nguyên tắc để thuận tiện cho việc lập trình, theo dõi kiểm tra phát hiện lỗi như sau :  Phân cổng vào ra theo chức năng yêu cầu: ví dụ đầu vào đếm tốc độ cao, đầu vào Analog, đầu vào logic, phải đúng với các đầu vào chức năng của PLC  Phân cổng vào ra có dụng ý: theo tên gọi, hoặc theo trình tự tác động để tận dụng được các khả năng tín hiệu hoá của PLC. dễ theo dõi phát hiện lỗi và dễ lập trình. 62 II. Cấu trúc bộ nhớ cho PLC Chức năng: - Lưu trữ tạm thời các bảng trạng thái I/O. - Lưu trữ chương trình, dữ liệu, - Làm bộ đệm trạng thái các chức năng PLC. Phân loại: - RAM - EEPROM - Bộ nhớ ngoài 63 II. Cấu trúc bộ nhớ cho PLC PHÂN CHIA BỘ NHỚ Gồm 4 vùng:  Vùng chƣơng trình: lƣu trữ lệnh chƣơng trình  Vùng tham số: lƣu trữ các tham số nhƣ từ khóa, địa chỉ,  Vùng dữ liệu: lƣu trữ dữ liệu của chƣơng trình nhƣ kết quả tính, bộ đệm truyền thông,  Vùng đối tƣợng: lƣu dữ liệu cho các đối tƣợng lập trình nhƣ counter, timer, thanh ghi, bộ đệm ngõ vào/ra tƣơng tự. 64 II. Cấu trúc bộ nhớ cho PLC VÙNG NHỚ DỮ LIỆU PLC S7-200  Là miền nhớ động, cóthểtruy cập theo bit, byte, word, Dword.  Chia làm 5 miền nhỏ: - Miền I (Input image register) - Miền Q (Output image register) - Miền V (Variable Memory) - Miền M (internal Memory bits) - Miền SM (Special memory bits) 65 II. Cấu trúc bộ nhớ cho PLC VÙNG NHỚ DỮ LIỆU PLC S7-200 Miền I: là thanh ghi đệm, lƣu các giá trị ngõ vào khi PLC hoạt động. Miền Q: thanh ghi đệm, chứa các kết quả chƣơng trình để điều khiển ngõ ra. Miền V: lƣu các kết quả trung gian khi thực hiện chƣơng trình. 66 II. Cấu trúc bộ nhớ cho PLC VÙNG NHỚ DỮ LIỆU PLC S7-200 Miền M: đƣợc sử dụng nhƣ các relay điều khiển để lƣu trạng thái trung gian của 1 hoạt động hoặc các thông tin điều khiển khác. Miền SM: chứa các bit đểlựa chọn và điều khiển các chức năng đặc biệt của CPU. 67 II. Cấu trúc bộ nhớ cho PLC 68 II. Cấu trúc bộ nhớ cho PLC PHƢƠNG THỨC TRUY CÂP BỘ NHỚ  Theo Bit: tên miền + địa chỉbyte + ‘.’+ chỉsốbit M0.0, I2.5, Q1.0,  Theo Byte: tên miền + B + địa chỉbyte VB5, IB2, QB0, (VB5=V5.0 V5.1 V5.7)  Theo Word: tên miền + W + địa chỉbyte cao của word VW0, QW1, IW2, (VW0=VB0 VB1)  Theo Double word: tên miền + D + địa chỉ word cao của double word VD0, QD2, ID1, (VD0 = VW0 VW2 = VB0 VB1 VB2 VB3) 69 III. Các lệnh cơ bản cho PLC PLC có 3 ngôn ngữ lập trình  Ngôn ngữ liệt kê dòng lệnh (STL)  Ngôn ngữ giản đồ thang (LAD)  Ngôn ngữ khối chức năng ( FBD) 70 III. Các lệnh cơ bản cho PLC Ngôn ngữ liệt kê dòng lệnh (STL)  Sử dụng các lệnh gợi nhớ.  Phù hợp cho ngƣời có kinh nghiệm lập trình.  Điều khiển nhiều chức năng hơn LAD và FBD.  Có thể từ STL chuyển sang LAD và FBD. 71 III. Các lệnh cơ bản cho PLC Ngôn ngữ giản đồ thang (LAD)  Chƣơng trình tƣơng tự nhƣ sơ đồ nối dây mạch điện.  Mô phỏng chuyển động của dòng điện từ nguồn qua các điều kiện ngõ vào tác động đến ngõ ra.  Phù hợp với ngƣời mới bắt đầu. 72 III. Các lệnh cơ bản cho PLC Ngôn ngữ giản đồ thang (LAD)  Sử dụng các lệnh nhƣ các khối logic.  Chƣơng trình là sự kết nối các hộp. 73 III. Các lệnh cơ bản cho PLC 1. Lệnh LD (LoaD) : Lệnh LD dùng để đặt một công tắc logic thường mở vào chương trình. Chƣơng trình STL: lênh LD luôn xuất hiện ở vị trí đầu tiên của một nhánh chương trình hoặc mở đầu một khối logic. Cú pháp: LD bit Toán hạng Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ bit bool I,Q,V,M Ví dụ: LD I0.1 74 III. Các lệnh cơ bản cho PLC Chƣơng trình dạng LAD: lệnh LD thể hiện công tắc logic thường mở đầu tiên nối trực tiếp với bus bên trái của một nhánh chương trình hay công tắc thường mở đầu tiên của logic. 75 III. Các lệnh cơ bản cho PLC 2. Lệnh LDN (LoadD Not) : Lệnh LDN dùng để đặt một công tắc logic thường đóng vào chương trình. Cú pháp: Siemens: LDN bit Omron: LD NOT bit Toán hạng Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ bit bool I,Q,V,M Ví dụ: LDN I0.1 76 III. Các lệnh cơ bản cho PLC Chƣơng trình dạng LAD: 77 III. Các lệnh cơ bản cho PLC 3. Lệnh gán ’ = ‘ (OUTPUT) : Cú pháp: = bit Toán hạng Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ bit bool I,Q,V,M Ví dụ: = Q0.0 78 III. Các lệnh cơ bản cho PLC 79 III. Các lệnh cơ bản cho PLC 4. Lệnh SET / RESET : -Lệnh SET dùng để đặt trạng thái của bit về mức logic 1 vĩnh viễn. - Lệnh RESET dùng để đặt trạng thái của bit về mức logic 0 vĩnh viễn. Cú pháp: S S_bit n : Ghi giá trị logic 1 vào n bít kể từ bít S_bit R R_bit n : Ghi giá trị logic 0 vào n bít kể từ bít R_bit Toán hạng Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ bit bool I,Q,V,M 80 III. Các lệnh cơ bản cho PLC LAD STL 81 IV. Các lệnh logic cho PLC 1. Lệnh AND Cú pháp: A bit Toán hạng Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ bit bool I,Q,V,M,T,C LAD STL 82 IV. Các lệnh logic cho PLC 2. Lệnh AND NOT Cú pháp: AN bit Toán hạng Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ bit bool I,Q,V,M,T,C LAD STL 83 IV. Các lệnh logic cho PLC 3. Lệnh OR Cú pháp: O bit Toán hạng Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ bit bool I,Q,V,M,T,C LAD STL 84 IV. Các lệnh logic cho PLC 4. Lệnh OR NOT Cú pháp: ON bit Toán hạng Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ bit bool I,Q,V,M,T,C LAD STL 85 IV. Các lệnh logic cho PLC 5. Lệnh NOT Lệnh đảo giá trị logic Cú pháp: NOT LAD STL 86 III. Các lệnh logic cho PLC 6. Lệnh OLD ( OR LOAD) Nối song song 2 tổ hợp khối LAD STL 87 III. Các lệnh logic cho PLC 7. Lệnh ALD ( AND LOAD) Nối nối tiếp 2 tổ hợp khối LAD STL 88 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 1: chuyển chƣơng trình dạng Ladder sang STL 1. 2. 89 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 2: chuyển chƣơng trình dạng STL sang Ladder 90 III. Các lệnh logic cho PLC 8. Lệnh khai báo điểm rẽ nhánh và gọi lại điểm rẽ nhánh ( LPS , LPP) 91 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 1: chuyển chƣơng trình dạng Ladder sang STL 92 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 2: Ban đầu xilanh ở vị trí KH1. Bấm nút Start, xilanh chuyển động tịnh tiến ra đẩy chi tiết và quay trở lại khi gặp KH 2. Xilanh chuyển động lùi về và dừng lại khi gặp KH1 93 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 3: Ban đầu xilanh ở vị trí KH1. Bấm nút Start, xilanh chuyển động tịnh tiến ra đẩy chi tiết và quay trở lại khi gặp KH 2. Xilanh chuyển động lùi về và dừng lại khi gặp KH1 94 III. Các lệnh logic cho PLC 95 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 4: 96 III. Các lệnh logic cho PLC PLC M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 +24 0 Q0.1 Q.02 Q0.3 Q0.4 +24V 0V RL1 RL2 RL3 RL4 Start Stop KH1.1 KH1.2 KH2.2 KH2.1 97 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 5: Máy cắt phôi tự động 98 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 6: Bơm nƣớc thải B1 B2 P-1 P-2 Hố thu nước thải FS1 FS2 FS3 99 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 7: Bơm cấp nƣớc B1 P-1 FS3 Bể ngầm FS1 FS2 Bể nước 10 0 III. Các lệnh logic cho PLC Ví dụ 8: Hệ thống vận chuyển sản phẩm 10 1 III. Các lệnh logic cho PLC 9. Lệnh phát hiện sƣờn lên EU ( Edge Up)/ Sƣờn xuống ED ( Edge Down) EU: Lệnh này phát hiện sự chuyển trạng thái của tín hiệu từ mức 0 lên mức 1. ED: Lệnh này phát hiện sự chuyển trạng thái của tín hiệu từ mức 1 xuống mức 0 10 2 III. Các lệnh logic cho PLC 10 3 IV. Các bit đặc biệt hay dùng - SM0.0 : - SM0.1: - SM0.2: - SM0.3: - SM0.4: - SM0.5: - SM0.6: - SM0.7: 10 4 V. Bộ định thì- Timer 1. Định nghĩa: Là bộ đếm xung có chu kỳ xác định và khi được kích hoạt nó sẽ thực hiện đủ số xung tương ứng với thời gian cần đã đặt. Thời gian trễ = n x độ phân giải n: số xung độ phân giải: 1ms, 10ms, 100ms PLC S7-200 CPU 214 CPU 222 CPU 224 Timer 256 ( T0-T255) 256 ( T0-T255) 256 ( T0-T255) ON/OFF delay 1ms T32,T96 T32,T96 T32,T96 10ms T33-T36 T97-T100 T33-T36 T97-T100 T33-T36 T97-T100 100ms T37-T63 T101-255 T37-T63 T101-255 T37-T63 T101-255 10 5 V. Bộ định thì- Timer 2. Lệnh TON ( On Delay): 10 6 V. Bộ định thì- Timer 2. Lệnh TOF ( Off Delay): 10 7 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 1: 10 8 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 2: 10 9 V. Bộ định thì- Timer Cảm biến vùng: 11 0 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 2: 11 1 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 2: KH1 KH2 KH1 XL1 KH3 KH4 XL 2 KH1 KH2 KH1 T=2.5s KH3 KH4 XL1 XL 2 KH3 KH3 KH2 KH2 1 2 11 2 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 2: KH1 KH2 KH1 XL1 KH3 KH4 XL 2 KH1 KH2 KH1 T=2.5s KH3 KH4 XL1 XL 2 KH3 KH3 KH2 KH2 1 2 11 3 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 2: KH1 KH2 KH1 XL1 KH3 KH4 XL 2 KH3 KH2 1 M0.0 11 4 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 2: KH1 KH2 KH1 T=2.5s KH3 KH4 XL1 XL 2 KH3 KH2 M0.1 M0.2 11 5 V. Bộ định thì- Timer VD2.1 11 6 V. Bộ định thì- Timer 11 7 V. Bộ định thì- Timer 11 8 V. Bộ định thì- Timer VD3 KH1 KH2 KH3 15s 60s 11 9 V. Bộ định thì- Timer VD4 KH1 KH2 KH3 KH4 XL1 XL2 12 0 V. Bộ định thì- Timer VD5 KH1 KH2 5s 12 1 V. Bộ định thì- Timer VD6 KH1 KH2 5s 12 2 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 3: Đèn giao thông Điều khiển tín hiệu đèn giao thông ở các ngã tư với các thông số về thời gian như sau: Đèn xanh sáng 25s, đèn Vàng sáng 5s, đèn Đỏ sáng 30s, . Khởi động hệ thống bằng nhấn nút PB_Start, dừng bằng cách nhấn PB_Stop. 12 3 V. Bộ định thì- Timer BT1 BT2 BT3 Ví dụ 3: Băng tải Bấm nút khởi động: BT3 chạy, sau đó 5s BT2 chạy, sau 5s BT1 chạy Bấm nút dừng: BT1 dừng, sau 5s BT2 dừng, sau 5s BT3 dừng 12 4 V. Bộ định thì- Timer 12 5 V. Bộ định thì- Timer 12 6 V. Bộ định thì- Timer 12 7 V. Bộ định thì- Timer Ví dụ 3: Máy ép 12 8 Bộ đếm dùng để đếm sự kiện xảy ra. Có 2 loại bộ đếm: + Đếm tăng ( Counter-Up) + Đếm giảm ( Counter-Down) + Đếm thuận nghịch V. Bộ đếm - Counter 12 9 1. Bộ đếm tăng – CTU Đếm số sườn lên của tín hiệu đầu vào, kết quả đếm này được so sánh với giá trị đặt. Khi giá trị tức thời này lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt thì bit Cxx có giá trị logic 1 V. Bộ đếm - Counter Cú pháp: CTU Cxx PV CU: đầu vào xung đếm R : đầu vào Reset PV :giá trị đặt Cxx: C0-C255 13 0 1. Bộ đếm tăng – CTU Đếm số sườn lên của tín hiệu đầu vào, kết quả đếm này được so sánh với giá trị đặt. Khi giá trị tức thời này lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt thì bit Cxx có giá trị logic 1 V. Bộ đếm - Counter Cú pháp: CTU Cxx PV CU: đầu vào xung đếm R : đầu vào Reset PV :giá trị đặt VW; T; C; IW; QW; MW; SMW; AC; AIW; Constant Cxx: C0-C255 13 1 2. Bộ đếm lùi – CTD Đếm số sườn lên của tín hiệu đầu vào. Bộ counter sẽ đếm lùi bắt đầu từ giá trị đặt. Khi giá trị tức thời này bằng 0 bit Cxx có giá trị logic 1 V. Bộ đếm - Counter Cú pháp: CTD Cxx PV CD: đầu vào xung đếm LD : đầu vào đặt giá trị ban đầu PV :giá trị đặt VW; T; C; IW; QW; MW; SMW; AC; AIW; Constant Cxx: C0-C255 13 2 V. Bộ đếm - Counter 13 3 3. Bộ đếm tiến/ lùi – CTUD V. Bộ đếm - Counter Cú pháp: CTUD Cxxx PV CU: đầu vào đếm tiến CD: đầu vào đếm lùi R : đầu vào Reset PV :giá trị đặt VW; T; C; IW; QW; MW; SMW; AC; AIW; Constant Cxx: C0-C255 13 4 V. Bộ đếm - Counter 13 5 V. Bộ đếm - Counter Dây chuyền đếm sản phẩm Moi hop 40 qua tao Băng tải hộp B¨ Băng tải táo Start Stop Cảm biến hộp Cảm biến táo 13 6 V. Bộ đếm - Counter 13 7 VI. Các lỗi hay gặp trong lập trình 1. Không được lập trình Hai hoặc nhiều " Thang " khác nhau hay " nhánh hoàn thiện" trong cùng một Network 13 8 VI. Các lỗi hay gặp trong lập trình 2. Nếu một lệnh OUT, hoặc một lệnh FUN luôn cần điều kiện thực hiện là ON, thì lệnh này không được nối trực tiếp với đường trục nguồn Power bus bên trái mà Thay vào đó phải nối qua một tiếp điểm cờ thường ON - ( ALWAYS ON SM0.0)... 13 9 VI. Các lỗi hay gặp trong lập trình 3. Một nhánh không được xuất phát từ một nhánh song song khác. 14 0 VI. Các lỗi hay gặp trong lập trình 4. Nếu một địa chỉ bít dùng lặp lại trên hai lệnh OUT PUT khác nhau thì lệnh OUT PUT đi trước sẽ không có tác dụng