Giáo trình PLC cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Cao đẳng)

khiển Khi giá trị logic của bit tại bằng 1 thì RLO có giá trị 1. Khi giá trị logic của bit tại bằng 0 thì RLO có giá trị bằng 0. - Xác định kết quả (Midline Output) Symbol: Gán KQ tại vị trí mà lệnh được chèn Vd: M0.0 lưu kết quả sau 2 phép tính qua I0.0 và I0.1 1.2. Lệnh S, R, SR, RS - Lệnh gán có điều kiện giá trị 1(Set Coil): Symbol: 81 Thông số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Bool I,Q,M,L,D Địa chỉ bit được set Nếu RLO = 1 thì địa chỉ cụ thể được đặt ở mức 1 và duy trì ở trạng thái này cho đến khi nó bị xóa về 0 bằng lệnh reset. - Lệnh gán có điều kiện giá trị 0 (Reset Coil Thông số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Bool I,Q,M,L,D,T,C Địa chỉ bit được Reset Nếu RLO = 1 thì địa chỉ cụ thể được đặt ở mức 0 và duy trì ở trạng thái này cho đến khi nó đặt lên 1 bằng lệnh set. - Lệnh SR(Set-Reset Flip Flop) Thông số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Bool I,Q,M,L,D Địa chỉ bit set hoặc reset S Bool I,Q,M,L,D Lệnh cho phép set R Bool I,Q,M,L,D Lệnh cho phép reset Q Bool I,Q,M,L,D Trạng thái tín hiệu addreess Lệnh SR được set nếu đầu vào S=1, bị reset nếu đầu vào R=0. Ngược lại nếu đầu vào R=1, S=0 thì FF sẽ bị Reset. Nếu cả 2 đầu vào bằng 1 đầu ra bị reset. VD: Lệnh SR: 82 I0.0 I0.1 M0.0 Q0.0 0 0 Giữ trạng thái Giữ trạng thái 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 - Lệnh RS(Reset - Set Flip Flop) Thông số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Bool I,Q,M,L,D Địa chỉ bit set hoặc reset S Bool I,Q,M,L,D Lệnh cho phép set R Bool I,Q,M,L,D Lệnh cho phép reset Q Bool I,Q,M,L,D Trạng thái tín hiệu addreess Lệnh SR được set nếu đầu vào S=1, bị reset nếu đầu vào R=0. Ngược lại nếu đầu vào R=1, S=0 thì FF sẽ bị Reset. Nếu cả 2 đầu vào bằng 1 đầu ra sẽ được set. VD: Lệnh RS: I0.0 I0.1 M0.0 Q0.0 0 0 Giữ trạng thái Giữ trạng thái 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1.3. Lệnh P, N, POS, NEG, SAVE 83 - Lệnh phát hiện sườn lên (Positive RLO Edge Detection- kiểm tra khi bit RLO chuyển từ 0 lên 1 thì cho RLO=1) Symbol Thông số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Bool I,Q,M,L,D Địa chỉ bit lưu trữ trạng thái tín hiệu RLO trước đó Khi RLO thay đổi từ 0 lên 1 kết quả của lệnh kiểm tra FB ở trạng thái 1 trong một vòng quét. Để hệ thống phát hiện được sự thay đổi cạnh lên thì RLO phải được lưu trữ trong 1 bit nhớ FB hoặc bit dữ liệu . Nếu giá trị RLO trước đó lưu trữ trong có giá trị 0 và RLO ở vòng quét hiện tại có giá trị 1 thì kết quả RLO của lệnh có giá trị 1 trong vòng quét. VD: M0.0 lưu giá trị KQ ở vòng quét trước Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 sang 1 và M0.0 =0 thì Q0.0 =1 - Lệnh phát hiện sườn xuống (Negative RLO Edge Detection- kiểm tra khi bit RLO chuyển từ1 xuống 0 thì cho RLO=1) Symbol Thông số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Bool I,Q,M,L,D Địa chỉ bit lưu trữ trạng thái tín hiệu RLO trước đó Khi RLO thay đổi từ 1 xuống 0 kết quả của lệnh kiểm tra FB ở trạng thái trong 1 vòng quét. Để hệ thống phát hiện được sự thay đổi cạnh lên thì RLO phải được lưu trữ trong một bit nhớ FB hoặc bit dữ liệu . 84 Nếu giá trị RLO trước đó lưu trữ trong có giá trị 0 và RLO ở vòng quét hiện tại có giá trị 1 thì kết quả RLO của lệnh có giá trị 1 trong vòng quét. VD: M0.0 lưu giá trị KQ ở vòng quét trước Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 và M0.0=1 thì Q0.0=1 Như vậy trong cả 2 phát hiện sườn xuống và phát hiện sườn lên thì Q0.0 chỉ ON trong 1 chu kì tại thời điểm thoả điều kiện. Lệnh Save : Lưu giá trị RLO ( KQ) vào Bit cờ BR (Binary Result Bit) Lệnh NEG: Khi I0.0=1 và I0.1 chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 thì Q0.0 ON trong 1 chu kì Hay nói cách Khác Q0.0 chỉ ON tại thời điểm thoả điều kiện bài toán. Lệnh POS: : Khi I0.0=1 và I0.1 chuyển trạng thái từ 0 lên 1 thì Q0.0 ON trong 1 chu kì. Hay nói cách Khác Q0.0 chỉ ON tại thời điểm thoả điều kiện bài toán. 2. Nhóm lệnh timer Khái niệm: - Timer là bộ thời gian tạo thời gian trễ T giữa tín hiệu U(t) và ra Y(t) 85 U(t) là tín hiệu logic đầu vào, Y(t) là tín hiệu logic đầu ra - PV là thời gian trễ đặt trước - T-Word là giá trị đếm thời gian hiện tại, T-bit là giá trị bit Thời gian trễ T được khai báo bằng giá trị 16 bits bao gồm: - Độ phân giải: 10ms, 100ms, 1s và 10s - Một số nguyên BCD từ 0 ... 999 (PV: Preset Value) Thời gian trễ được tính: T = Độ phân giải x PV - Nguyên lý hoạt động - Có 5 loại Timer khác nhau: SP, SE, SD, SS, SF - Timer bắt đầu tạo thời gian trễ kể từ thời điểm có sườn dương tín hiệu U(t) (thời điểm Timer được kích) - Tại thời điểm kích, giá trị PV được nạp vào T-Word - Nội dung T_Word giảm dần tương ứng với độ phân giải - Khi nội dung T-Word đạt giá trị 0 thì Timer đạt được thời gian trễ T và báo thay đổi trạng thái tín hiệu Y(t) 86 - Thay đổi thế nào Y(t) phụ thuộc vào loại Timer - Timer đang làm việc có thể được đưa về trạng thái ban đầu khi có sườn dương tín hiệu Reset Truy nhập Timer - Timer được ký hiệu là Tx, x là số hiệu và phụ thuộc vào loại CPU (x trong khoảng 0...255) - Ký hiệu Tx đồng thời là địa chỉ hình thức thanh ghi T-Word và tín hiệu logic đầu ra T-bit - T-Word và T-bit phân biệt nhau nhờ câu lệnh sử dụng toán hạng Tx - Khi xử lý dữ liệu là kiểu Word, Tx được hiểu là địa chỉ hình thức thanh ghi T-Word, ví dụ lệnh so sánh, move... - Khi xử lý dữ liệu là kiểu bit, Tx được hiểu là địa chỉ hình thức T-bit, ví dụ lệnh AND, OR... 2.1. Timer S_ODT: Thông số Loại dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Tno (T0) Timer T Xác định rơle thời gian số mấy, số rơle thời gian phụ thuộc vào loại CPU Chân S Bool I,Q,L,M,D Ngõ vào của rơle Chân R Bool I,Q,L,M,D Ngõ vào của chân reset TV S5time I,Q,L,M,D Ngõ vào để đặt giá trị thời gian cho rơle. Chân Q Bool I,Q,L,M,D Ngõ ra báo trang thái của time 87 Chân BI Word I,Q,L,M,D Giữ giá trị của timer, giá trị này có dạng số nguyên (integer) Chân BCD Word I,Q,L,M,D Giữ giá trị của timer, giá trị này có dạng số nguyên BCD Nguyên lý hoạt động - Khi có sườn dương tín hiệu S, Timer được thiết lập và thời gian được tính. - Kết thúc thời gian đặt thì tín hiệu đầu ra là “1” - Khi tín hiệu S về “0” hoặc có sườn dương tín hiệu R thì thì tín hiệu đầu ra là “0” 2.2. Timer S_ODTS Nguyên lý hoạt động - Khi có sườn dương tín hiệu S, Timer được thiết lập và thời gian được tính. - Kết thúc thời gian đặt thì tín hiệu đầu ra là “1” - Khi có sườn dương tín hiệu R thì tín hiệu đầu ra là “0” 88 2.3. Timer S_OFFDT - Khi có sườn dương tín hiệu S, Timer được thiết lập và tín hiệuđầu ra là “1” - Khi có sườn âm tín hiệu S, thời gian được tính - Kết thúc thời gian đặt, tín hiệu đầu ra là “0” - Khi có sườn dương tín hiệu R thì tín hiệu đầu ra là “0” 89 2.4. Timer S_PEXT Nguyên lý hoạt động - Khi có sườn dương tín hiệu S, Timer được thiết lập và thời gian được tính, đồng thời tín hiệu đầu ra là “1” - Kết thúc thời gian đặt thì tín hiệu đầu ra là “0” - Khi có sườn dương tín hiệu R thì tín hiệu đầu ra là “0” 2.5. Timer S_PULSE: Nguyên lý hoạt động 90 - Khi có sườn dương ở đầu vào S, Timer được thiết lập và thời gian được tính, đồng thời tín hiệu đầu ra là “1” - Kết thúc thời gian đặt, tín hiệu đầu ra là “0” - Chưa kết thúc thời gian đặt mà tín hiệu S về “0” hoặc có sườn dương tín hiệu R thì tín hiệu đầu ra là “0” 2.6. Timer SD, SS, SP, SE, SF Bài tập áp dụng: Hệ thống băng tải gồm 3 động cơ M1, M2, M3 hoạt động theo trình tự sau: 91 ấn (Start) động cơ M1 chạy, sau 5s động cơ M2 chạy, sau 5s tiếp theo động cơ M3 chạy. ấn (Stop) động cơ M1 dừng, sau 5s động cơ M2 dừng, sau 5s tiếp theo động cơ M3 dừng. Ba động co được bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt. Khi một trong ba động co bị quá tải thì 3 động cơ dừng. Khi ấn nút dừng khẩn cấp ( Emergency) thì ba động cơ dừngi2Yêu cầu : - Lập bảng thiết bị vào ra - Vẽ sơ đồ kết nối phần cứng - Vẽ giản đồ thời gian Viết chương trình điều khiển 3. Nhóm lệnh Counter Khái niệm: Trong công nghiệp, bộ đếm rất cần cho các quá trình đếm khác nhau như: đếm số chai, đếm xe hơi, đếm số chi tiết, Một word 16bit (counter word) được lưu trữ trong vùng bộ nhớ dữ liệu hệ thống của PLC dùng cho mỗi counter. Số đếm được chứa trong vùng nhớ dữ liệu hệ thống dưới dạng nhị phân và có giá trị trong khoảng 0 đến 999. Các phát biểu dùng để lập trình cho bộ đếm có các chức năng như sau: Đếm lên (CU = Counting Up): Tăng counter lên 1. Chức năng này chỉ được thực hiện nếu có một tín hiệu dương ( từ “0” chuyển xang “1” ) xảy ra ở ngõ vào CU. Một khi số đếm đạt đến giới hạn trên là 999 thì nó không được tăng nữa. Đếm xuống (CD = Counting Down): Giảm counter đi 1. Chức năng này chỉ được thực hiện nếu có sự thay đổi tín hiệu dương ( từ “0” xang “1” ) ở ngõ vào CD. Một khi số đếm đạt đến giới hạn dưới 0 thì thì nó không còn giảm được nữa. Đặt counter ( S = Setting the counter): Counter được đặt với giá trị được lập trình ở ngõ vào PV khi có cạnh lên ( có sự thay đổi từ mưc “0” lên mức “1” ) ở ngõ vào S này. Chỉ có sự thay đổi mới từ “0” xang “1” ở ngõ vào S này mới đặt giá trị cho counter một lần nữa. 92 Đặt số đếm cho Counter ( PV = Presetting Value ): Số đếm PV là một word 16 bit ở dạng BCD. Các toán hạng sau có thể được sử dụng ở PV là: Word IW, QW, MW, Hằng số: C#0,,999 Xóa Counter ( R = Resetting the counter ): Counter được đặt về 0 (bị reset) nếu ở ngõ vào R có sự thay đổi tín hiệu từ mức “0” lên mức “1” . Nếu tín hiệu ở ngõ vào R là “0” thì không có gì ảnh hưởng đến bộ đếm. Quét số của số đếm: (CV, CV_BCD ): số đếm hiện hành có thể được nạp vào thanh ghi tích lũy ACCU như một số nhị phân (CV = Counter Value) hay số thập phân ( CV_BCD ). Từ đó có thể chuyển các số đếm đến các vùng toán hạng khác. Quét nhị phân trạng thái tín hiệu của Counter (Q): ngõ ra Q của counter có thể được quét để lấy tín hiệu của nó. Nếu Q = “0” thì counter ở zero, nếu Q = “1” thì số đếm ở counter lớn hơn zero. Biểu đồ chức năng: 3.1. Counter S_CU 93 Bảng thông số Thông số Loại dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Cno(C10) Counter C Xác định bộ đếm thứ mấy Chân CU Bool I,Q,M,L,D Ngõ vào đếm. Nếu chân này có mức logic chuyển từ 0 lên 1 thì bộ đếm sẽ tăng một giá trị. Khi bộ đế tăng đến giá trị 999 thì không tăng nữa. Chân S Bool I,Q,M,L,D Cài đặt giá trị cho bộ đếm. Nếu chân này chuyể từ mức 0 lên mức 1 thì bộ đếm sẽ chuyển đến giá trị đặt ở chân PV vào ngõ ra CV và CV_BCD. Chân PV Word I,Q,M,L,D và hằng số Giá trị đặt cho bộ đếm. Chân R Bool I,Q,M,L,D Dùng để xoá bộ đếm về trạng thái ban đầu. Chân CV Word I,Q,M,L,D Ngõ ra để lưu giữ giá trị đếmtu71c thời của bộ đếm. Dữ liệu được lưu giữ ở cdạng cơ số 16 94 Chân CV_BCD Word I,Q,M,L,D Ngõ ra để lưu giữ giá trị đếmtu71c thời của bộ đếm. Dữ liệu được lưu giữ ở dạng cơ số 16 Chân Q Bool I,Q,M,L,D Ngõ ra hiển thị trạng thái bộ đếm. Nguyên lý hoạt động: Khi tín hiệu I0.2 chuyển từ "0" lên "1" bộ đếm được đặt giá trị là 55. Giá trị đầu ra Q4.0 =1 . Bộ đếm sẽ thực hiên đếm tiến tại các sườn lên của tín hiệu tại chân CU khi tín hiệu I0.0 chuyển giá trị từ "0" lên "1" Giá trị của bộ đếm sẽ trở về 0 khi có tín hiệu tai sườn lên của chân R (I0.3) Bộ đếm sẽ chỉ đếm đến giá trị <= 999. 3.2. Counter S_CD -Nguyên lý hoạt động: Khi tín hiệu I0.2 chuyển từ "0" lên "1" bộ đếm được đặt giá trị là 55. Giá trị đầu ra Q4.0 =1 . Bộ đếm sẽ thực hiên đếm lùi tại các sườn lên của tín hiệu tại chân CD khi tín hiệu I0.0 chuyển giá trị từ "0" lên"1" Giá trị của bộ đếm sẽ trở về 0 khi có tín hiệu tai sườn lên của chân R (I0.3). 95 Bộ đếm sẽ chỉ đếm đến giá trị >= 0. 3.3. Counter S_CUD - Nguyên lý hoạt động: Khi tín hiệu I0.2 chuyển từ 0 lên 1bộ đếm được đặt giá trị là 55. Giá trị đầu ra Q4.0 =1 . Bộ đếm sẽ thực hiên đếm tiến tại các sườn lên của tín hiệu tại chân CU khi tín hiệu I0.0 chuyển giá trị từ "0" lên "1" Bộ đếm sẽ đếm lùi tại các sườn lên của tín hiệu tại chân I0.1 khi tín hiệu chuyển từ "0" lên "1" Giá trị của bộ đếm sẽ trở về 0 khi có tín hiệu tai sườn lên của chân R ( I0.3) Bài tập áp dụng 1: Một bầy gia súc 300 con, được phân ra 3 chuồng khác nhau, mỗi chuồng 100 con. Gia súc sẽ đi theo một đường chung sau đó sẽ phân ra mỗi chuồng 100 con. 96 Nhấn Start Mở cổng 1 cho gia súc vào (100 con) đóng cổng 1, mở cổng 2 (100 con) đóng cổng 2, mở cổng 3 (100 con) đóng cổng 3. Hãy giúp nông trại: - Thiết kế phần cứng cho hệ thống điều khiển - Viết chương trình điều khiển (dùng PLC S7-300) Bài tập áp dụng 2 : Mô hình điều khiển xe ra khỏi bãi. Hệ thống điều khiển xe ra vào bãi xe. Hệ thống điều khiển bãi đậu xe chứa tối đa là 12 chiếc mô tả hình vẽ. Mỗi lần xe vào, PLC tự động tăng thêm 1 bởi cảm biến phát hiện xe S1. Bất kỳ một chiếc xe nào đi ra khỏi bãi, PLC sẽ tự động giảm đi 1 bởi cảm biến phát hiện S2. Khi 12 chiếc xe được đăng ký, bảng hiệu đầy xe sẽ được sáng lên thông báo đến các xe không được vào nữa. 4. Lệnh JMP, CALL 97 4.1. Lệnh nhảy JPM Nguyên lý của lệnh Khi đầu vào của lệnh ở mức logic thấp (logic 0) chương trình sẽ làm việc theo trình tự vòng quét. Khi đầu vào của lệnh ở mức logic cao ( logic 1) lệnh nhảy được thực hiện. Nó sẽ bỏ qua những network tiếp nó và thực hiên tiếp network thứ n chứa nhãn của lệnh. Ví dụ: 4. 2. Lệnh gọi chương trình con Tạo chương trình con trong simatic manager 98 Đặt tên chương trình con Lập trình trong các khối chương trình con giống như lập trình khối OB1. Để chương trình con hoạt động được nó phải được gọi trong OB1. Lệnh gọi như sau; 99 BÀI 3: CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC MÃ BÀI: MĐ21-03 Mục tiêu: + Trình bày được các phép toán so sánh, các phép toán số. + Vận dụng được các bài toán vào thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử... + Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo Nội dung chính: 1. Lệnh dịch chuyển (move) FBD LAD STL Bảng thông số Thông số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Chân EN Bool I,Q,M,L,D Khi chân này chuyển từ mức 0 lên mức 1 thì lệnh sẽ 100 chuyển gía trị ở ngõ vào IN vào ô nhớ của ngõ ra OUT. Chú ý kiểu dữ liệu ở ngõ vào IN và ngõ ra OUT phải cùng kiểu. Chân IN Tất cả các kiểu dữ liệu và hằng số có chiều dài 8, 16, 32 bit I,Q,M,L,D và hằng số Đây là ngõ vào dùng để đặt dữ liệu cần chuyển đến vùng nhớ khác. Chân OUT Tất cả các kiểu dữ liệu và hằng số có chiều dài 8, 16, 32 bit I,Q,M,L,D Đây là ngõ ra để cất giữ dữ liệu từ ngõ vào IN chuyển đến Chân ENO Bool I,Q,M,L,D Báo hiệu trạng thái của lệnh. Nếu chân EN chuyển từ mức 0 lên mức 1 thì ENO cũng lên mức 1 và ngược lại Description MOVE (Assign a Value) is activated by the Enable EN Input. The value specified at the IN input is copied to the address specified at the OUT output. ENO has the same logic state as EN. MOVE can copy only BYTE, WORD, or DWORD data objects. User-defined data types like arrays or structures have to be copied with the system function "BLKMOVE" (SFC 20). 2. Nhóm lệnh so sánh (Comperator) 2.1. So sánh số nguyên Integer Lệnh EQ_I ( Equal Integer): So sánh MW100 và MW102, nếu 2 số nguyên bằng nhau thì KQ=KT 101 Lệnh NE_I ( Not Equal Integer) : So sánh MW100 và MW102, nếu 2 số này khác nhau thì KQ=KT. Lệnh GT_I ( Greater than Integer) : So sánh 2 số MW100 và MW102 , nếu MW100 lớn hơn MW102 thì KQ=KT Lệnh LT_I ( Less than Integer ) : So sánh 2 số MW100 và MW102, nếu MW100 bé hơn MW102 thì KQ=KT Lệnh GE_I ( Greater than or equal Integer ) : So sánh 2 số MW100 và MW102, nếu MW100 lớn hơn hoặc bằng MW102 thì KQ=KT Lệnh LE_I ( Less than or equal Integer ) : So sánh 2 số MW100 và MW102, Nếu MW100 bé hơn hặc bằng MW102 thì KQ=KT 102 2.2. So sánh số nguyên kép Double Integer (DI) Lệnh EQ_D ( Equal Double Integer): So sánh MD100 và MD104, nếu 2 số nguyên này bằng nhau thì KQ=KT Lệnh NE_D ( Not Equal Double Integer) : So sánh MD100 và MD104, nếu 2 số nguyên này khác nhau thì KQ=KT. Lệnh GT_D ( Greater than DoubleInteger) : So sánh 2 số MD100 và MD104, nếu MD100 lớn hơn MD104 thì KQ=KT Lệnh LT_D ( Less than DoubleInteger ) : So sánh 2 số MD100 và MD104, nếu MD100 bé hơn MD104 thì KQ=KT 103 Lệnh GE_D ( Greater than or equal DoubleInteger ): So sánh 2 số MD100 và MD104, nếu MD100 lớn hơn hoặc bằng MD104 thì KQ=KT Lệnh LE_D ( Less than or equal DoubleInteger): So sánh 2 số MD100 và MD104, nếu MD100 bé hơn hoặc bằng MD104 thì KQ=KT 2.3. So sánh số thực Real (R) Lệnh EQ_R ( Equal Real): So sánh MD100 và MD104, nếu 2 số nguyên này bằng nhau thì KQ=KT Lệnh NE_R ( Not Equal Real) : So sánh MD100 và MD104, nếu 2 số này khác nhau thì KQ=KT. 104 Lệnh GT_R ( Greater than Real) : So sánh 2 số MD100 và MD104 ,nếu MD100 lớn hơn MD104 thì KQ=KT Lệnh LT_R ( Less than Real ) : So sánh 2 số MD100 và MD104, Nếu MD100 bé hơn MD104 thì KQ=KT Bài tập ứng dụng: dùng lệnh MOVE và nhóm lệnh so sánh, timer viết chương trình điều khiển đèn giao thông ngã tư với 2 luồng đèn dùng PLC S7- 300. Ấn nút START hệ thống bắt đầu làm việc tự động: Muốn dừng hệ thống ấn nút STOP. Thời gian sáng của mỗi đèn như sau: - Đèn xanh (X) sáng 25s - Đèn vàng (V)sáng 5s - Đèn đỏ (D) sáng 30s 3. Nhóm lệnh dịch/xoay (Shift/Rotate) Nhóm lệnh dịch/xoay bao gồm các lệnh sau: 105 SHR_I Shift Right Integer SHR_DI Shift Right Double Integer SHR_W Shift Right Word SHL_W Shift Left Word SHR_DW Shift Right Double Word SHL_DW Shift Left Double Word ROR_DW Rotate Left Double Word ROL_DW Rotate Right Double Word 3.1. Lệnh dịch phải một số nguyên (SHR_I) Thông số Loại dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Chân EN BOOL I,Q,M,L,D Ngõ vào cho phép Chân IN INT I,Q,M,L,D Ngõ vào của bit có nội dung cần dịch Chân N WORD I,Q,M,L,D Số Bit dịch một lần Chân ENO BOOL I,Q,M,L,D Ngõ ra cho phép Chân Out INT I,Q,M,L,D Ngõ ra dể lưu kết quả sau khi lệnh thực hiện xong Nguyên lý hoạt động của lệnh: Khi chân EN chuyển từ mức 0 lên mức 1, lệnh sẽ thực hiện dịch nội dung của các bit trong một từ đơn đặt ở chân IN sang bên phải. Trong mỗi lần dịch, nội dung của bit ở bên phải sẽ bị đẩy ra ngoài( ra khỏi bit thứ 0 của từ đơn) và các con số 1 sẽ được đưa vào bit ở bên trái ( bit thứ 15 của từ đơn) 106 nếu như bit này chứa số 1 và sẽ đưa vào các con số 0 nếu như bit chứa số 0. Số bit mỗi lần dịch bằng giá trị đặt trước ở chân N. Sau khi lệnh thực hiện xong sẽ lưu kết quả ở ngõ ra OUT. 3.2. Lệnh dịch phải một số nguyên kép ( SHR_DI) Lệnh này dịch nội dung của ô nhớ có độ dài 32 bit. Khi chân EN chuyển từ mức 0 lên mức 1, lệnh sẽ thực hiện dịch nội dung của các bit trong một từ kép đặt ở chân IN sang bên phải. Trong mỗi lần dịch, nội dung của bit ở bên phải sẽ bị đẩy ra ngoài từ ( ra khỏi bit thứ 0 của từ kép) và các con số 1 sẽ được đưa vào bit ở bên trái nếu bit thứ 31 của từ kép này chứa số 1 và số 0 sẽ đưa vào nếu bit này chứa số 0. Số bit mỗi lần dịch bằng giá trị đặt trước ở chân N. Sau khi lệnh thực hiện xong sẽ lưu kết quả ở ngõ ra OUT. 3.3. Lệnh dịch trái một từ (SHL_W) Ký hiệu lệnh 107 Thông số Loại dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Chân EN BOOL I,Q,M,L,D Ngõ vào cho phép Chân IN INT I,Q,M,L,D Ngõ vào của bit có nội dung cần dịch Chân N WORD I,Q,M,L,D Số Bit dịch một lần Chân ENO BOOL I,Q,M,L,D Ngõ ra cho phép Chân Out INT I,Q,M,L,D Ngõ ra dể lưu kết quả sau khi lệnh thực hiện xong Nguyên lý của lệnh Khi chân EN chuyển từ mức 0 lên mức 1, lệnh sẽ thực hiện dịch nội dung của các bit trong một từ đơn đặt ở chân IN sang bên trái. Trong mỗi lần dịch, nội dung của bit ở bên trái sẽ bị đẩy ra ngoài( ra khỏi bit thứ 15 của từ đơn) và các con số 0 sẽ được đưa vào bit ở bên phải Số bit mỗi lần dịch bằng giá trị đặt trước ở chân N. Sau khi lệnh thực hiện xong sẽ lưu kết quả ở ngõ ra OUT. 3.4. Lệnh dich phải một từ kép (SHR_DW) 108 Nguyên lý của lệnh Khi chân EN chuyển từ mức 0 lên mức 1, lệnh sẽ thực hiện dịch nội dung của các bit trong một từ kép đặt ở chân IN sang phải. Trong mỗi lần dịch, nội dung của bit ở bên phải sẽ bị đẩy ra ngoài ( ra khỏi bit thứ 0 của từ kép) và các con số 0 sẽ được đưa vào bit ở bên trái. Số bit mỗi lần dịch bằng giá trị đặt trước ở chân N. Sau khi lệnh thực hiện xong sẽ lưu kết quả ở ngõ ra OUT. Description SHR_DW (Shift Right Double Word) is activated by a logic "1" at the Enable (EN) Input. The SHR_DW instruction is used to shift bits 0 to 31 of input IN bit by bit to the right. The input N specifies the number of bits by which to shift. If N is larger than 32, the command writes a "0" at output OUT and sets the bits CC 0 and OV in the status word to "0". N zeros are also shifted in from the left to fill vacated bit positions. The result double word of the shift instruction can be scanned at output OUT. The CC 0 bit and the OV bit are set to "0" by SHR_DW if N is not equal to 0. ENO has the same signal state as EN. 3.5. Lệnh dịch trái một từ kép (SHL_DW) 3.6. Lệnh Dịch phải một từ kép 3.7. Lệnh xoay trái một từ kép ROL_DW 109 Thông số Loại dữ liệu Vùng nhớ Mô tả Chân EN BOOL I,Q,M,L,D Ngõ vào cho phép Chân IN DWORD I,Q,M,L,D Ngõ vào của từ kép có nội dung cần xoay Chân N WORD I,Q,M,L,D Số Bit xoay một lần Chân ENO BOOL I,Q,M,L,D Ngõ ra cho phép Chân Out DWORD I,Q,M,L,D Ngõ ra dể lưu kết quả sau khi lệnh thực hiện xong Nguyên lý hoạt động của lệnh: Khi chân EN chuyển từ mức 0 lên mức 1, lệnh sẽ xoay nội dung của các bit trong một từ kép đặt ở chân IN sang bên trái. Nội dung chứa trong các bit sẽ đi ra ở bit thứ 31 của từ kép và đi vào bit thứ 0 của từ kép này. Số bit của 110 một lần xoay bằng với giá tri đặt trước ở chân N . Sau khi lệnh thực hiện xong sẽ lưu kết quả ở ngõ ra OUT 3.8. Lệnh xoay phải một từ kép ROR_DW Nguyên lý hoạt động của lệnh Khi chân EN chuyển từ mức 0 lên mức 1, lệnh sẽ xoay nội dung của các bit trong một từ kép đặt ở chân IN sang bên phải. Nội dung chứa trong các bit sẽ đi ra ở bit thứ 0 của từ kép và đi vào bit thứ 31 của từ kép này. Số bit của một lần xoay bằng với giá tri đặt trước ở chân N . Sau khi lệnh thực hiện xong sẽ lưu kết quả ở ngõ ra OUT Description ROR_DW (Rotate Right Double Word) is activated by a logic "1" at the Enable (EN) Input. The ROR_DW instruction is used to rotate the entire contents of input IN bit by bit to the right. The input N specifies the number of bits by which to rotate. If N is larger than 32, the double word IN is rotated by ((N-1) modulo 32)+1 positions. The bit positions shifted in from the left are assigned the logic states of the bits which were rotated out to the right. The result double word of the rotate instruction can be scanned at output OUT. The CC 0 bit and the OV bit are set to "0" by ROR_DW if N is not equal to 0. ENO has the same signal state as EN. 111 Bài tập ứng dụng: Viết chương trình điều khiển 8 động cơ hoạt động theo yêu cầu sau: ấn start M1 làm việc, nếu ấn nút T động cơ bên trái làm việc, ấn nút 4. Nhóm lệnh chuyển đổi dữ liệu (Converter) 4.1. Chuyển đổi BCD_I, I_BCD Lệnh BCD_I * Lệnh BCD_DI Khi chân EN chuyển từ 0 lên 1 lệnh sẽ đổi dữ liệu dạng BCD sang số nguyên và lưu ở ngõ ra OUT . Chân EN và ENO luôn luôn có cùng trạng thái tín hiệu 4.2. Chuyển đổi I_DI, BCD_DI * Lệnh I_BCD *Lệnh DI_BCD Khi chân EN chuyển từ 0 lên 1 lệnh sẽ đổi dữ liệu dạng số nguyên sang BCD và lưu ở ngõ ra OUT . Chân EN và ENO luôn luôn có cùng trạng thái tín hiệu 4.3.Chuyển đổi Double Integer sang Real * Lệnh chuyển số nguyên kép sang số thực Bài tập áp dụng: - Chuyển đổi số BCD trong ô nhớ MW100 thành I được lưu trong MW102 sau đó lại chuyển thành số BCD và lưu ở MW104 112 - Chuyển đổi số I trong ô nhớ MW102 thành DI lưu ở ô nhớ MD106, chuyển đổi số BCD trong MW104 thành DI và lưu ở MD110. - Chuyển đổi số DI ở MD110 thành số thực R và lưu ở MW114. 5. Nhóm lệnh toán học (Integer Function) 5.1. Phép toán với số nguyên Lệnh ADD_I : Lệnh thực hiện việc cộng 2 số nguyên 16 Bit ,kết quả cất vào số nguyên 16 Bit,nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS seõ löu Bit bò traøn ñoù. MW104 = MW100 + MW102 Lệnh SUB_I : Lệnh thực hiện việc tröø 2 số nguyên 16 Bit ,kết quả cất vào số nguyên 16 Bit , nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS seõ löu Bit bò traøn ñoù. MW104 = MW100 - MW102 Lệnh MUL_I : : Lệnh thực hiện việc nhaân 2 số nguyên 16 Bit ,kết quả cất vào số nguyên 16 Bit , nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS seõ löu Bit bò traøn ñoù. MW104 = MW100 * MW102 Lệnh DIV_I : : Lệnh thực hiện việc chia 2 số nguyên 16 Bit ,kết quả cất vào số nguyên 16 Bit , nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS seõ löu Bit bò traøn ñoù. MW104 = MW100 : MW102 113 5.2. Phép toán với số nguyên kép Lệnh ADD_DI : Lệnh thực hiện việc cộng 2 số nguyên 32 Bit , kết quả cất vào số nguyên 32 Bit,nếu kết quả vượt quá 32 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS seõ löu Bit bò traøn ñoù. MD108 = MD100 + MD104 Lệnh SUB_DI: Lệnh thực hiện việc tröø 2 số nguyên 32 Bit , kết quả cất vào số nguyên 32 Bit , nếu kết quả vượt quá 32 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS seõ löu Bit bò traøn ñoù. MD108 = MD100 - MD104 Lệnh MUL_DI: Lệnh thực hiện việc nhân 2 số nguyên 32 Bit ,kết quả cất vào số nguyên 32 Bit , nếu kết quả vượt quá 32 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS seõ löu Bit bò traøn ñoù. MD108 = MD100 * MD104 Lệnh DIV_DI : : Lệnh thực hiện việc chia 2 số nguyên 32 Bit ,kết quả cất vào số nguyên 32 Bit , nếu kết quả vượt quá 32 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS seõ löu Bit bò traøn ñoù. MD108 = MD100 : MD104 114 Bài tập áp dụng: - Thực hiện các ví dụ trên trên phần mềm Simatic manager 6. Đồng hồ thời gian thực Trong S7 300: Thời gian thực được định dạng theo kiểu dử liệu DT (DATE - TiME) gồm có 8 byte liên tiếp nhau byte 0 => năm byte 1 => tháng ............. byte 5 => giây byte 6 => thứ trong tuần (chủ nhật là số 1) byte 7 => trống lệnh đọc RTC là SFC1 Bài tập: Cài đặt thời gian cho CPU, đọc thời gian từ đồng hồ hệ thống SFC 0 "SET_CLK" Set the clock SFC 1 "READ_CLK" Read the clock FC 3 "D_TOD_DT" - kết hợp ngày và giờ thanh ngày giờ FC 6 "DT_DATE" - trích ngày từ dạng ngày và giờ FC 7 "DT_DAY" - trích thứ từ dạng ngày và giờ 115 FC 8 "DT_TOD"- trích giờ từ dạng ngày và giờ FC12 so sánh thời gian dạng DT BÀI 4: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG MÃ BÀI: MĐ21-04 Mục tiêu: - Trình bày được các bộ chuyển đổi đo, các hàm xử lý tín hiệu Analog.. - Vận dụng được các bài toán vào thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử... - Rèn luyện tính cẩn thận, tinh thần làm việc nhóm cho sinh viên. - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị Nội dung chính: 1. Tín hiệu Analog Trong quá trình điều khiển một hệ thống tự động hoá có thể có các yêu cầu điều khiển liên quan đến việc xử lý các tín hiệu Analog. Các đại lượng vật lý như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ, dòng chảy, độ PH... cần phải được các bộ Transducer chuẩn hoá tín hiệu trong phạm vi định mức cho phép trước khi nối tín hiệu vào ngõ vào Analog . Ví dụ: chuẩn của tín hiệu điện áp là từ 0 đến 10 VDC hoặc chuẩn của tín hiệu Analog là dòng điện từ 4 đến 20 mA. Các Modul ngõ vào Analog (AI) bên trong có các bộ chuyển đổi ADC (Analog Digital Converter) để chuyển đổi các tín hiệu Analog nhận được thành các tín hiệu số đưa về CPU qua Bus dữ liệu. Các Modul ngõ ra Analog (AO) bên trong có bộ chuyển đổi DAC (Digiatal-Analog Converter) chuyển các tín hiệu số nhận được từ CPU ra các giá trị Analog có thể là áp hoặc dòng. AIW. .. AIW. . LD AIW ... 116 2 Biểu diễn các giá trị Analog Mỗi một tín hiệu ngõ vào Analog sau khi qua bộ chuyển đổi ADC trong module AI được chuyển thành các số nguyên Integer 16 bit có giá trị từ 0 đến 27648. Do đó địa chỉ vùng nhớ chứa giá trị này là 1 Word. Độ chính xác của phép chuyển đổi này phụ thuộc vào độ phân giải của Modul Analog hiện có, phạm vi độ phân giải là từ 8 đến 15 Bits. Modul Analog có độ phân giải càng cao thì giá trị chuyển đổi càng chính xác. Việc chuyển đổi từ tín hiệu Analog sang tín hiệu số là tỷ lệ thuận và có dạng đường thẳng. Các giá trị Analog sau khi được chuyển đổi thành giá trị số sẽ được chứa vào một Word 16 Bit và lấp đầy các bit trong word này theo thứ tự từ bên trái sang, các Bit trống sẽ bị lấp đầy bằng số 0. (chú ý Bit thứ 15 là Bit dấu : = 0 khi giá trị chuyển đổi là số nguyên dương và = 1 khi giá trị chuyển đổi là số nguyên âm). 3. Kết nối ngõ vào-ra Analog: 117 Để đảm bảo tín hiệu Analog có được độ chính xác cao và ổn định cần tuân thủ các điều kiện sau: + Đảm bảo rằng điện áp 24 VDC cấp nguồn cho Sensor không bị ảnh hưởng bởi nhiễu và ổn định . + Định tỷ lệ cho module (được mô tả bên dưới). + Dây nối cho Sensor cần để ngắn nhất tới mức có thể. + Sử dụng cáp đôi dây xoắn cho sensor. + Tất cả các ngõ vào không sử dụng phải được nối tắt. + Tránh bẻ cong dây dẫn thành những góc nhọn. + Sử dụng máng đi dây hay các ống đi dây cho tuyến dây. + Tránh đặt các đường dây tín hiệu Analog gần với các đường dây có điện áp cao, nếu 2 đường dây này cắt nhau phải đặt chúng vuông góc với nhau. Ví dụ về kết nối tín hiệu AI và AO vào Modul analog 4. Các hàm xử lý tín hiệu tương tự FC105, FC106 Đọc tín hiệu Analog - Để đọc tốt tín hiệu Analog trước hết ta phải xác định tín hiệu đọc Analog là tín hiệu loại gì ( 0-10V,4-20mA,cách đấu 2 dây,cách đấu 4 dây) - Bước kế tiếp là phải chọn đúng loại tín hiệu trên phần cứng ( Chọn loại tín hiệu trên Modul đọc kênh Analog) và chọn đúng trên cấu hình phần 118 cứng cho phù hợp,nếu chọn 2 bước này không tương thích thì đèn System Fault của Modul Analog sẽ sáng và kênh Analog sẽ đọc sai. - Xác định đúng tín hiệu sử dụng,đơn cực hay lưỡng cực - Xác định địa chỉ cho từng kênh Analog ( vd: PIW256) - Sử dụng hàm SCALE như sau: FC105, FC106 Để thuật lợi trong quá trình xử lý các tín hiệu tương tự phần mềm Step 7 có sẵn hàm thư viện FC105, FC106 4.1. Hàm FC 105 định tỉ lệ ngõ vào Analog Hàm SCALE sẽ thực hiện việc kênh chỉnh từ tín hiệu IN kết quả sẽ được lưu ở OUT OUT = (Float (IN)-K1)/(K2-K1) * ( HI_LIM – LO_LIM) + LO_LIM Tín hiệu BIPOLAR : K1 = -27648.0 , K2 = 27648.0 Tín hiệu UNBIPOLAR : K1 = 0.0 , K2 = 27648.0 119 RET_VAL : Trả về lỗi nếu việc thực hiện hàm SCALE có vấn đề Việc xuất tín hiệu Analog cũng sử dụng hàm SCALE,Tín hiệu Analog Out sẽ được đưa ra Modul xuất tín hiệu Analog tương ứng Hình 4.1. Các câu lệnh của hàm FC105 Ví dụ: Mức đầy trong bồn được đo bằng lít .Bộ chuyển đổi đo được chọn 500 lít thì tương ứng với một giá trị đo là 10V. - Tỉ lệ: Module Analog chuyển đổi giá trị analog 10V thành số nguyên 27648. Giá trị này bây giờ đã được chuyển đổi thành đại lượng vật lí (lít). Vd: IN= 21000 (dạng số nguyên), out=379,7 lít (dạng số thực) Quá trình này người ta gọi là định tỉ lệ giá trị Analog. 120 - Chương trình:Việc định tỉ lệ giá trị analog được thực hiện trong khối chuẩn FC 105. Khối FC 105 nằm trong thư viện “Standard Library” trong chương trình S7”TI-S7 Converting Block” của phần mềm Step 7. - IN : Giá trị Analog tại ngõ vào IN có thể được đọc trực tiếp từ module analog hoặc đọc qua ngõ giao tiếp dữ liệu trong dạng INTEGR - LO_LIM, HI_LIM: Các giới hạn chuyển đổi các đại lương vật lí sẽ được đặt trước ở các ngõ vào LO_LIM (giới hạn dưới) và HI_LIM (giới hạn trên). Trong thí dụ trên thì giới hạn chuyển đổi từ 0 đến 500 lít. OUT: Giá trị tỉ lệ (đại lượng vật lí) thì được lưu trữ như là một số thực tại Ngõ ra OUT. Hằng số K1, K2 sẽ được set dựa trên giá trị ngõ vào là BIPPOLAR hay UNBIPOLAR BIPOLAR: Ngõ vào BIPOLAR xác định liệu giá trị âm có được chuyển đổi hay không. BIPPOLAR: Giá trị ngõ vào là số nguyên được thừa nhận giữa -27648 và 27648, do đó K1 là -27648, K2 là +27648. UNBIPOLAR: Giá trị ngõ vào là số nguyên được thừa nhận giữa 0 và +27648, do đó K1 là 0, K2 là +27648. Trong ví dụ trên, bit nhớ M0.0 có tín hiệu “0” và vì thế báo hiệu giá trị ngõ vào là một cực. 121 - RET_VAL: Ngõ ra RET_VAL có giá trị 0 nếu sự hoặt động không có sự cố. Nếu giá trị tại ngõ vào lớn hơn K2 , ngõ ra OUT được kiểm sốt bởi HI_LIM và lỗi xuất hiện, nếu giá trị tại ngõ vào nhỏ hơn K1 , ngõ ra OUT được kiểm sốt bởi LO_LIM và lỗi xuất hiện. Lúc này ENO sẽ được set giá trị 0, và RET_VALsẽ có giá trị W#16#0008. 4.2. Hàm FC 106 không định tỉ lệ ngõ ra Analog Hình 4.2. Các câu lệnh của hàm FC106 Ví dụ: Chương trình tính toán giá trị Analog - Trong phạm vi từ 0 đến 100.0%. Giá trị này được chuyển tới ngõ ra nhờ một module ngõ ra Analog. - Không chia tỉ lệ: Khối chuẩn FC106 được sử dụng cho việc không chia tỉ lệ (sự biến đổi của một số thực từ 0 đến 100.0% thành một số nguyên 16 bits từ 0 đến 27648) - OUT:Giá trị Analog không chia tỉ lệ tại ngõ ra out có thể được tryền đi dướidạng một số nguyên 16 bits đến ngõ giao tiếp dữ liệu hoặc trực tiếp đến ngoại vi. Chương trình: Khối FC106 nằm trong thư viện “Standard Library” trong chương trình S7 “TI-S7 Converting Block” của phần mềm Step7. 122 5. Giới thiệu về module analog PLC S7 300 PLC S7 300 có các module analog mở rộng như sau 5.1. Module Analog input Module analog in có nhiều ngõ vào, dùng để đo điện áp, dòng điện, điện trở ba dây, bốn dây, nhiệt độ. Có nhiều tầm đo, độ phân giải, thời gian chuyển đổi khác nhau. Cài đặt thông số hoạt động cho module bằng phần mềm S7- Simatic 300 Station – Hardware và/hoặc chương trình người dùng sử dụng hàm SFC 55, 56, 57 phù hợp (xem mục ) và/hoặc cài đặt nhờ modulle tầm đo (measuring range module) gắn trên module SM. Kết quả chuyển đổi là số nhị phân phụ hai với bit MSB là bit dấu. - SM331 AI 2*12 : module chuyển đổi hai kênh vi sai áp hoặc dòng, hoặc một kênh điện trở 2/3/4 dây, dùng phương pháp tích phân, thời gian chuyển đổi từ 5ms đến 100ms, độ phân giải 9, 12, 14 bit + dấu, các tầm đo như sau: 80 mV; 250 mV;  500 mV; 1000 mV;  2.5 V;  5 V;1 .. 5 V;  10 V;  3.2 mA;  10 mA;  20 mA; 0 .. 20 mA; 4 ..20 mA. Điện trở 150 ; 300 ; 600 ; Đo nhiệt độ dùng cặp nhiệt E, N, J, K, L, nhiệt kế điện trở Pt 100, Ni 100. Các thông số mặc định đã được cài sẵn trên module, kết hợp với đặt vị trí của module tầm đo (bốn vị trí A, B, C, D) nếu không cần thay đổi thì có thể sử dụng ngay. 123 124 125 - SM331, AI 8*12 bit , 8 kênh vi sai chia làm hai nhóm, độ phân giải 9 (12, 14 ) bit + dấu - SM331, AI 8*16 bit , 8 kênh vi sai chia làm 2 nhóm , độ phân giải 15 bit + dấu 5.2. Module Analog Output Cung cấp áp hay dòng phụ thuộc số nhị phân phụ hai - SM332 AO 4*12 bit: 4 ngõ ra dòng hay áp độ phân giải 12 bit, thời gian chuyển đổi 0.8 ms . - SM332 AO 2*12 bit - SM332 AO 4*16 bit Module Analog In/Out - SM 334; AI 4/AO 2 * 8 Bit - SM334; AI 4/AO 2* 12 Bit 5.1. Sử dụng các Module Analog Nguyên lý: Trong quá trình sản xuất có nhiều các đại lượng vật lý ( Áp suất, tốc độ, tốc độ quay, nồng độ pH, độ nhớt,.v.v) Cần được PLC xử lý cho mục đích điều khiển tự động. Cảm biến: Các cảm biến đo lường cảm nhận những thay đổi vật lý có thể đo như sự thay đổi tuyến tính, góc quay, độ dẫn điện thay đổi,..v.v 126 Bộ chuyển đổi: Các bộ chuyển đổi đo lường chuyển đổi các giá trị đề cập ở trên sang 20mA, 420mA.10V,  500mV, những tín hiệu Analog chuẩn, chẳng hạn ADC: Trước khi những giá trị Analog được CPU xử lý, chúng phải chuyển sang dạng số. Điều này được thực hiện bằng bộ chuyển đổi ADC ở các module analog ngõ vào. Việc chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital được thực hiện tuần tự, có nghĩa là tín hiệu được chuyển đổi lần lượt cho từng kênh Analog Input. Kết quả bộ nhớ: Kết quả chuyển đổi được lưu trữ trong bộ nhớ, chúng chỉ mất đi khi có giá trị mới viết đè lên. Tín hiệu Analog qua chuyển đổi có thể được được bằng lệnh “L PIW” Ngõ vào Analog: Lệnh truyền “T PQW” được dùng để truyền các giá trị Analog của chương trình tới một module ngõ ra, một bộ DAC chuyển chúng sang các tín hiệu Analog chuẩn. Cơ cấu chấp hành Analog: Các tín hiệu ngõ vào analog chuẩn có thể nối trực tiếp các module ngõ ra Analog. - 127 Bài tập ứng dụng: Viết chương trình cho PLC điều khiển cơ cấu xả của một phễu chứa bột mì khi trọng lượng đạt tới mẻ cân là 30kg (bao gồm 25kg bột và 5 kg trọng lượng của phễu, khung lắp). Trọng lượng của phễu được đo lường bằng cảm biến tải trọng (loadcell) cho biết đặc tính kỹ thuật của loadcell như sau: Tầm đo khối lượng m= 0÷100 kg, tín hiệu điện áp ra U= 0÷10 volt, giá trị đọc vào của cảm biến qua kênh PIW256 là 0 ÷ 27648. Yêu cầu hoạt động: Khi ấn nút start xả đủ khối lượng 25kg thông qua val xả, thực hiện trộn đều trong thời gian 1 phút rồi xả bằng 1 val xả khác. Kết thúc lặp lại quá trình thực hiện mẻ trộn tiếp theo. 128 BÀI 5: LẮP ĐẶT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC MÃ BÀI: MĐ21-05 Mục tiêu: - Phân tích qui trình công nghệ của một số mạch máy sản xuất - Lập trình được một số mạch ứng dụng thường gặp trong thực tế - Nạp trình, vận hành và kiểm tra mạch hoạt động theo yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tinh thần làm việc nhóm cho sinh viên. Nội dung chính: 1. mô hình xe chuyển nguyên liệu - Các lệnh sử dụng để viết chương trình - Cách lắp ráp mạch - Mô hình hệ thống a. Mô tả Mô phỏng một xe vận chuyển nguyên liệu từ nơi này đến nơi khác với việc lấy nguyên liệu từ bồn chứa và xả nguyên liệu vào bồn chứa khác bằng các LED với nhiều màu sắc khác nhau. Cũng như các cảm biến và công tắc hành trình đều tạo ra tự động. 129 - Ứng dụng trong PLC cơ bản: Điều khiển tổ hợp logic. - Ứng dụng trong PLC nâng cao: Điều khiển trình tự Cách thức nối dây cho mô hình như ở mục II. b. Cách vận hành mô hình: Sau khi đã nối dây mô hình với PLC xong, thực hiện viết chương trình theo bài tập đưa ra (có thể tự kiểm tra các ngõ vào ra bằng phần mềm (đối với S7-200 dùng bảng Status chart)) và sau đó thực hiện mô phỏng với mô hình. Nguyên liệu trong bồn chứa khi đang được xả hoặc dược rót vào biểu thị bởi những dòng LED chạy, các đèn LED chạy đuổi tượng trưng cho xe đang di chuyển, van thuỷ lực được biểu thị bởi đèn sáng dần và tắt dần. Tùy theo yêu cầu bài tập mà có thể lập trình xe chạy ở chế độ tự động, chế độ tay, hoặc hoạt động ở cả hai chế độ. c. Bảng ký hiệu Ký hiệu Địa chỉ Chú thích Start I0.0 Khởi động hệ thống, thường hở. End 1 I0.1 Công tắc hành trình ở trạm xả, thường đóng Fill 1 I0.2 Cảm biến báo xe rổng, thường đóng. End 2 I0.3 Công tắc hành trình trạm nạp, thường đóng. Fill 2 I0.4 Cảm biến báo đầy, thường hở. Stop I0.5 Dừng, thường đóng. Step I0.6 Chế độ bước, thường hở. Auto I0.7 Chế độ tự động, thường hở. Dir_A Q0.0 Xe chạy về hướng A Dir_B Q0.1 Xe chạy về hướng B Y1 Q0.2 Van xả nguyên liệu Y2 Q0.3 Van thủy lực b. Bài tập mẫu: Xe vận chuyển nguyên liệu hoạt động như sau: *Xe vận chuyển nguyên liệu có thể thực hiện qua công tắc chọn chế độ: - Chế độ tự động: I0.6 - Chế độ bước: I0.7 130 *Vị trí cơ bản: Xe ở vị trí công tắc hành trình End 2 (I0.3 và xe chưa được làm đầy. Chế độ tự động: Khi xe ở vị trí cơ bản và công tắc chọn chế độ đặt ở chế độ tự động, khi nhấn nút khởi động (I0.0) thì van xả Y1 mở, vật liệu được đổ vào xe, cảm biến Fill 2 dùng để nhận biết xe đã được đổ đầy. Khi xe đầy thì van xả Y1 mất điện và xe chạy về hướng B sau thời gian ổn định 5s, xe dừng lại tại B (trạm nhận nguyên liệu) khi chạm công tắc hành trình S2. Xy lanh thủy lực của thiết bị xả được điều khiển và tấm chắn trên xe được mở vật liệu được rót vào bồn chứa. Khi xe xả hết vật liệu cảm biến S4 phát ra tín hiệu 1, pit tông thủy lực của thiết bị xả mất điện, tấm chắn trở về vị trí cũ, xe dừng 5 giây sau đó chạy về hướng A. Chu kỳ hoạt động được lặp lại. Nếu trong chu kỳ hoạt động mà nút “dừng” được ấn thì quá trình vẫn tiếp tục cho đến khi xe trở về vị trí cơ bản (xe rỗng và ở trạm nhận nguyên liệu) và dừng hẳn. Chế độ bước: Ở mỗi bước thực hiện phải thông qua nút nhấn “start”. Ví dụ : khi ấn “start” xe đúng vị trí van xả được mở, khi xe đầy thì S3 tác động, van xả đóng lại. Nếu tiếp tục ấn “start” thì xe chạy về hướng B. Hãy viết chương trình điều khiển xe chuyển nguyên liệu này và sau đó kết nối với thiết bị mô phỏng để kiểm tra hoạt động ở hai dạng: a. Điều khiển dùng tổ hợp logic b. Điều khiển trình tự 2. Đo chiều dài và sắp xếp vật liệu - Các lệnh sử dụng để viết chương trình - Cách lắp ráp mạch Mô hình hệ thống: 131 a. Mô tả Mô hình mô phỏng một hệ thống băng tải vận chuyển gỗ và sắp xếp các loại gỗ có chiều dài ngắn khác nhau vào các thùng chứa bằng các cần gạt khí nén. Hàng LED lớn ở trên tượng trưng cho các đoạn gỗ di chuyển trên băng tải, hàng nhỏ ở dưới là băng tải. Gỗ trong thùng chứa được sắp xếp thành hàng - Ứng dụng trong PLC cơ bản: Điều khiển tổ hợp logic. - Ứng dụng trong PLC nâng cao: Điều khiển trình tự b. Cách vận hành mô hình Sau khi đã nối dây mô hình với PLC xong, thực hiện viết chương trình theo bài tập đưa ra (có thể tự kiểm tra các ngõ vào ra bằng phần mềm (đối với S7-200 dùng bảng Status chart)) và sau đó thực hiện mô phỏng với mô hình. Chỉ có thể đặt gỗ trên băng tải được nếu băng tải hoạt động. Việc đặt những thanh gỗ dài ngắn khác nhau được tạo ra bằng cách ấn nút “Khởi động” lâu hay ngắn. Khi các thanh gỗ này đi qua các cảm biến quang thì các cảm biến này sẽ thay đổi trạng thái. Các cần gạt nếu được kích hoạt thì các thanh gỗ ngay vị trí của nó sẽ biến mất và sau đó một thanh LED trong hộp 132 sáng lên cho biết gỗ đã vào trong hộp. Tùy theo bài tập đặt ra mà có thể phát hiện được người thực hành viết chương trình sai hay đúng. c. Bảng ký hiệu: Ký hiệu Địa chỉ Chú thích Khởi động I0.0 Khởi động hệ thống, thường hở. B1 I0.1 Cảm biến quang, thường đóng B2 I0.2 Cảm biến quang, thường đóng B3 I0.3 Cảm biến quang, thường đóng B4 I0.4 Cảm biến quang, thường đóng B5 I0.5 Cảm biến quang, thường đóng B6 I0.6 Cảm biến quang, thường đóng B7 I0.7 Công tắc hành trình, thường đóng B8 I1.0 Công tắc hành trình, thường đóng S I I1.1 Nút nhấn đưa gỗ vào thùng I S II I1.2 Nút nhấn đưa gỗ vào thùng II Tự động I1.3 Công tắc chọn chế độ tự động Tay I1.4 Công tắc chọn chế độ tay Băng tải Q0.0 Băng tải vận chuyển gỗ Cần gạt I Q0.1 Cần gạt đưa gỗ vào thùng I Cần gạt II Q0.2 Cần gạt đưa gỗ vào thùng II Đèn báo Q0.3 Đèn báo băng tải sẵn sàng nhận gỗ d. Bài tập mẫu: Mô hình đo chiều dài và sắp xếp vật liệu được dùng để mô phỏng việc sắp xếp các thanh gỗ có chiều dài ngắn khác nhau trên băng tải vào các thùng khác nhau. Hệ thống có thể hoạt động ở hai chế độ: tự động và tay. Chế độ tự động: 133 Khi “đèn báo” sáng báo hiệu hệ thống sẵn sàng làm việc. Bằng cách nhấn nút “Khởi động” thì “đèn báo” tắt và một tín hiệu khởi động được tạo ra. Các thanh gỗ đơn được đặt lên băng tải (bằng nút ấn khởi động) và băng tải chuyển động. Chiều dài của thanh gỗ được nhận biết bằng các cảm biến quang B1, B2, B3. Điều này có nghĩa: Cảm biến B1 tác động tương ứng gỗ ngắn. Cảm biến B1 và B2 tác động tương ứng gỗ trung bình. Cảm biến B2, B2 và B3 tác động tương ứng gỗ dài. Khi gỗ ngắn đến cảm biến B7 thì “Tay gạt 1” sẽ đẩy thanh gỗ này vào thùng 1. Khi gỗ trung bình đến cảm biến B8 thì “Tay gạt 2” sẽ đẩy thanh gỗ này vào thùng 2. Gỗ dài thì được di chuyển tiếp tục đến khâu xử lí kế tiếp. Tay gạt 1 và tay gạt 2 được sử dụng bằng khí nén được điều khiển khoảng 1 giây và sau đó trở về vị trí cơ bản của nó. Sau khi sự sắp xếp thành công (tương ứng với các cảm biến quang B4, B5 và B6) thì thiết bị tự động phát tín hiệu khởi động tiếp theo và băng tải lại vận chuyển gỗ tiếp tục. Chế độ tay: Ở chế độ tay mỗi thanh gỗ được xử lý xong thì yêu cầu khởi động lại hệ thống bằng tay. Tín hiệu khởi động chỉ được phép xử lý nếu việc điều khiển trước đây được báo bằng đèn. Ngay sau khi sắp xếp thành công thì đèn báo lại sáng Tay gạt I và II được điều khiển bằng tay từ nút nhấn điều khiển. Ghi chú: Đây chỉ là một khâu sắp xếp gỗ, và gỗ được đặt vào băng tải nhờ vào nút nhấn khởi động. Điều này có nghĩa nút nhấn khởi động vừa đóng vai trò khởi động vừa là nơi cung cấp gỗ cho băng tải. Hãy viết chương trình điều khiển hệ thống này và kiểm tra bằng mô hình ở hai cách: a. Dùng tổ hợp logic b. Dùng phương pháp điều khiển trình tự 134 3. Thiết bị nâng hàng - Các lệnh sử dụng để viết chương trình - Cách lắp ráp mạch Mô hình hệ thống: a. Mô tả Mô phỏng một hệ thống nâng hàng bằng các đèn LED với nhiều màu sắc khác nhau. Hàng hóa từ bàn lăn thấp được đưa lên cao sang bàn lăn 2 nhờ vào bàn nâng. Hệ thống này thường thấy trong việc sắp xếp hàng hóa trong kho hoặc đưa hàng hoá vào các khoang chứa hàng của máy bay. Ứng dụng: - PLC cơ bản: Điều khiển tổ hợp logic - PLC nâng cao: Điều khiển trình tự Kết nối dây như trình bày ở mục II. b. Cách vận hành mô hình Sau khi đã nối dây mô hình với PLC xong, thực hiện viết chương trình theo bài tập đưa ra (có thể tự kiểm tra các ngõ vào ra bằng phần mềm (đối với S7-200 dùng bảng Status chart)) và sau đó thực hiện mô phỏng với mô hình. 135 Vật thể trên bàn lăn 1 xem như do một nơi khác chuyển đến. Cứ sau khi vật thể được đưa sang bàn nâng thì một vật thể trên bàn lăn 1 lại xuất hiện. Vật thể trên bàn nâng được đưa sang đầu bên kia của bàn nâng nhờ vào băng tải trên bàn nâng (tượng trưng bởi LED chạy đuổi). Khi vật thể được đưa sang bàn lăn 2 thì nó sẽ lăn đến cuối bàn và dừng lại 1s và sau đó tự biến mất. c. Bảng ký hiệu Ký hiệu Địa chỉ Chú thích ON I0.0 Khởi động hệ thống, thường hở. OFF I0.1 Dừng hệ thống, thường đóng S2 I0.2 Báo hàng ở vị trí cuối bàn nâng, thường đóng S3 I0.3 Giới hạn dưới bàn nâng, thường đóng S4 I0.4 Giới hạn trên bàn nâng, thường đóng S5 I0.5 Báo hàng ở cuối bàn lăn 2 Thanh chắn Q0.0 Chặn hàng hóa ở bàn nâng 1 Băng tải Q0.1 Băng tải chuyển hàng K1 Q0.2 Nâng hàng hoá lên K2 Q0.3 Hạ bàn nâng xuống d. Bài tập mẫu Thiết bị nâng hàng hoạt động như sau: Hàng hóa được đặt sẵn trên bàn lăn 1. Bàn nâng ở vị trí giới hạn dưới thì khi ấn nút khởi động “ON”, băng tải trên bàn nâng hoạt động, đồng thời thanh chắn hạ xuống (sử dụng khí nén) khoảng 2s để hàng hóa được đưa sang bàn nâng. Sau đó thanh chắn trở về vị trí cũ. Khi hàng hóa đến vị trí cuối bàn nâng (S2), thì băng tải dừng. Khởi động từ K1 của động cơ M1 có điện kéo bàn nâng lên. Khi đến giới hạn trên thì bàn nâng dừng lại. Băng tải bắt đầu chuyển động đưa hàng sang bàn lăn 2. Khi hàng đến công tắc hành trình S5 thì băng tải dừng. Khởi động từ K2 của động cơ M1 có điện hạ bàn nâng xuống, đến giới hạn dưới thì dừng. Quá trình mới lại bắt đầu cho đến khi nào nhấn nút dùng “OFF” 136 Hãy viết chương trình điểu khiển thiết bị nâng trên và kiểm tra bằng mô hình theo hai cách: a. Viết theo tổ hợp Logic b. Viết theo điều khiển trình tự. 4. Thiết bị vô nước chai - Các lệnh sử dụng để viết chương trình - Cách lắp ráp mạch Mô hình hệ thống: a. Mô tả Mô phỏng một thiết bị vô nước chai có các cảm biến, công tắc hành trình và sự chuyển động bằng các LED Ứng dụng: - PLC cơ bản: Điều khiển tổ hợp logic - PLC nâng cao: Điều khiển trình tự Cách kết nối dây như ở mục II b. Cách vận hành mô hình 137 Sau khi đã nối dây mô hình với PLC xong, thực hiện viết chương trình theo bài tập đưa ra (có thể tự kiểm tra các ngõ vào ra bằng phần mềm (đối với S7-200 dùng bảng Status chart)) và sau đó thực hiện mô phỏng với mô hình. Hai chai bìa bên phải được xem là chai rỗng. Chai ở vị trí thứ ba được xem như chai đã được đưa đến đúng vị trí. Nước trong chai dâng lên được mô phỏng bằng đèn LED sáng dần. Tùy vào sự sáng dần này mà có thể định thời gian làm đầy chai. Khi chai đã được đổ đầy nước và nếu băng tải vận chuyển chai hoạt động thì chai đầy tự động được chuyển sang băng tải đưa chai vào két. Một tín hiệu sẽ phát ra nếu chai đã đúng ở vị trí trong két. Khi két đạt đến 12 thì nó không thể tự Reset được. Để có thể xóa các LED trong két này phải ấn nút “Khởi động”. Để hoạt động giống thực tế thì khi cần vô nước đến miệng chai phải dừng lại 1s để ổn định. Bảng ký hiệu Ký hiệu Địa chỉ Chú thích S1 I0.0 Giới hạn trên của cần vô nuớc, thường đóng S2 I0.1 Giới hạn dưới của cần vô nước, thường đóng S3 I0.2 Cảm biến vị trí chai, thường hở S4 I0.3 Khởi động hệ thống, thường hở S5 I0.4 Chai đúng vị trí trong két, thường hở K1 Q0.0 Van xả nuớc K2 Q0.1 Hạ cần vô nước xuống K3 Q0.2 Nâng cần vô nước lên K4 Q0.3 Băng tải vận chuyển chai rỗng K5 Q0.4 Đèn báo két đầy c. Bài tập mẩu: Thiết bị vô nước chai hoạt động như sau: Trước khi vận hành thiết bị vô nước chai thì các chai rỗng phải được đặt lên băng tải. Nếu sau đó nút nhấn khởi động ( I0.3) được tác động, thì băng tải sẽ vận chuyển chai rỗng với thời gian trì hoãn ban đầu là 1s. Băng tải dừng lại khi có một chai đến cảm biến vị trí (I0.2). 138 Bây giờ cần vô nước sẽ hạ từ trên xuống, khi đến giới hạn dưới (I0.1) thì dừng lại, sau đó 1s thì van xả sẽ được mở đổ nước vào chai, van xả sẽ đóng lại khi chai đầy thời gian làm đầy kéo dài khoảng 3s. Sau khi van xả đóng lại 1s thì cần vô nước được nâng lên, đến giới hạn trên (I0.0) thì dừng lại. Sau đó 1s thì băng tải vận chuyển chai rỗng lại tiếp tục và quá trình cứ thế lặp lại. Chai đã đổ đầy nước được đưa sang băng tải đưa chai vào két khi băng tải chai rỗng hoạt động, khi chai đúng vị trí trong két thì có một tín hiệu phát ra (I0.4). Quá trình được lặp đi lăp lại cho đến khi nào số lượng chai trong két đủ 12 thì đèn báo sáng lên và hệ thống dừng lại. Quá trình mới lại bắt đầu khi nút nhấn khởi động được tác động. Hãy viết chương trình điều khiển và kiểm tra bằng mô hình.