Giáo trình PLC nâng cao (Nghề: Điện tử công nghiệp - Trình độ: Trung cấp/Cao đẳng nghề)

báo trong data block. OB1 OB1 Motor A Pump Mixer Exhaust Pump Exhaust Pump Speed1 Speed2 Chương trình phân chia chức năng: Chương trình điều khiển các thiết bị khác nhau nằm trong các khối (Block) khác nhau. OB1 sẽ lần lượt gọi các khối này. 33 - Bài toán có 3 tác vụ khác nhau nên nếu lập trình dạng tuyến tính sẽ gây khó khăn khi có đến 3 quá trình hoạt động riêng biệt. Do vậy, ta cần tách riêng chương trình điều khiển thành các khối FC tương ứng. - Các chương trình điều khiển được viết trong các khối FC1, FC2, FC3 được gọi lần lượt trong khối OB1 bằng các lệnh gọi chương trình con (CALL). Phân chia theo cấu trúc: - Giữa OB1 và các khối con khác (FC, FB) có sự liên kết thể hiện qua sự trao đổi các giá trị. Khi gọi khối con, OB1 cần chuyển các giá trị tham số đầu vào cho phép khối con hoạt động. Sau khi thực hiện xong nhiệm vụ, khối con phải trả lại cho OB1 kết quả bằng những giá trị của tham số đầu ra. CB2CB1 CB3 MOTOR Start Stop Manual / Auto CB1: cảm biến nhận chai rỗng đi vào. CB2: cảm biến nhận chai đến vị trí. CB3: cảm biến nhận chai đầy. Nút chuyển chế độ chạy bằng tay và tự động (Manual / Auto). Băng chuyền Manual / Auto Rót dung dịch tự động Đếm sản phẩm OB 1 FC 1 FC 2 FC 3 CALL FC1 CALL FC2 CALL FC3 OB 1 Lệnh CALL – gọi chương trình con Phân chia chức năng thành các FC Gọi các FC trong chương trình OB1 34 - Như vậy, khi thực hiện lệnh gọi một khối chương trình con, hệ điều hành sẽ thực hiện các bước sau: + Chuyển khối con từ Load memory vào vùng Work memory. + Cấp phát bộ nhớ trong Work memory cho khối chương trình con. + Truyền giá trị các tham số đầu vào IN, IN-OUT cho từ OB1. + Sau khi thực hiện xong chương trình con, kết quả được ghi dưới dạng giá trị của các tham số đầu ra OUT, IN-OUT. Giải phóng khối chương trình con ra khỏi Work memory. + Gọi FC với tham số đầu vào/ra: - Thông thường để gọi chương trình con FC ta dùng lệnh sau - Trong đó FCx là tên khối FC được gọi. - Tuy nhiên, trong trường hợp gọi các chương trình con FC có kèm theo các tham số ngõ vào/ra thì các tham số này được qui định trong Local block của FC. ( hình 1.29) - Lúc này lệnh gọi FC từ OB1 sẽ kèm theo việc gọi các biến hình thức. - Minh họa việc truyền giá trị cho các tham số của FC1 như sau ( hình 1.30) X - Hình 1.29: Bảng khai báo Local Block của FC Các tham số này ở dạng các biến hình thức: IN : Biến dạng đầu vào OUT : Biến dạng đầu ra IN – OUT : Biến dạng đầu vào – ra. TEMP : Biến tạm thời Kiểu dữ liệu của biến hình thức Lấy giá trị cho tham số đầu vào - ra 35 Ví dụ: Chương trình biến đổi số nguyên 16 bits thành số nguyên 32 bit lưu vào MD0 với các biến hình thức IN và OUT của FC1 và chờ gán giá trị trong OB1. Giải quyết: Qui định các biến hình thức: Loại biến Tên biến Kiểu dữ liệu Mô tả IN gt_vao INT Dữ liệu số nguyên 16 bits đầu vào OUT gt_ra DINT Dữ liệu số nguyên 32 bits đầu ra Khai báo các biến hình thức trong local block của FC1 và chương trình chuyển đổi. 36 Trong OB1 thực hiện gọi FC1 cùng với tham số đầu vào/ra dạng các biến hình thức. - Gọi FB với tham số đầu vào/ra: Khối FB (Function Block) là một khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi một lượng dữ liệu lớn với OB1 khi được gọi. Chính vì vậy trong quá trình hoạt động FB thường đi kèm với một DB (data block). Các tham số đầu vào/ra trong Local block của FB cũng được gọi kèm theo. Các tham số cũng ở dạng các biến hình thức như ở FC nhưng có thêm kiểu biến Khai báo giá trị cho các tham số: gt_vao = 5000 //giá trị nguyên (16 bits) (biến “gt_vao” có thể sử dụng vùng nhớ chứa giá trị có độ rộng word – 16 bits). gt_ra = MD0 //vùng nhớ MD0(32 bits) 37 STAT (biến tĩnh). Khác với FC giá trị các biến này sẽ được lưu vào khối DB tương ứng của FB đang sử dụng. Khối dữ liệu DB đi kèm với FB chứa các dữ liệu hoạt động dành riêng cho FB nên khối DB này được gọi là khối dữ liệu cục bộ (Instance). Nó chỉ được sử dụng bởi FB, còn FC không thể sử dụng được. Phần mềm Step7 hỗ trợ chúng ta tạo Instance DB thông qua việc khai báo cấu trúc của local block trong FB. - Chương trình Step7 sẽ tạo ra một khối DB với các biến tương ứng trong local block FB khi ta dùng OB1 gọi khối con FB đó. Chương trình step 7 khởi tạo instance DB Các biến này sau khi khai báo ở Local block của FB sẽ được tự động đưa vào khối instance DB Address Declaration Name Type Initial value Comment 0.0 In In1 Int 1 2.0 Out Out1 Int 0 Bảng biến tương ứng của instance DB đi kèm FB Bảng khai báo Local Block của FB 38 Để gọi khối FB trong OB1 ta thực hiện lệnh như sau Minh họa việc truyền giá trị cho các tham số của FB1 như sau Ví dụ: Chuyển đổi giá trị số nguyên 16 bits của ngõ vào analog PIW304 thành số thực 32 bits. Giải quyết: Qui định các biến hình thức Loại biến Tên biến Kiểu dữ liệu Mô tả IN analog_value INT Giá trị analog 16 bits đầu vào OUT real_value REAL Dữ liệu số thực 32 bits đầu ra OB1 Block end CALL FB1, DB1 FB1 Chuyển FB1 vào Work Memory. Nhận tham số đầu vào từ OB1 và DB1 Trả tham số về cho OB1. Ghi lại giá trị tham số đầu ra vào DB1. Xóa FB1 khỏi Work Memory Quá trình thực hiện gọi khối FB1 DB1 DB1 Khối DB tương ứng Lấy giá trị cho tham số đầu vào - ra 39 Khai báo các biến hình thức trong local block của FB1 và chương trình chuyển đổi. Trong OB1 thực hiện gọi FB1 cùng với khối instance DB1 chứa dữ liệu. - Kiểu dữ liệu của các biến hình thức: Dạng dữ liệu được sử dụng cho các biến hình thức trong local block của FC, FB và các khối dữ liệu DB gồm 3 dạng như sau: + Định địa chỉ v Truy xuất dữ liệu Data block (DB): Elemetary Dạng dữ liệu sơ cấp (≤ 32 bits) Dữ liệu dạng bit (BOOL, BYTE, WORD, DWORD, CHAR) Dữ liệu dạng toán học (INT, DINT, REAL) Dạng thời gian (S5TIME, TIME, DATE, TIME_OF_DAY) Complex Dạng dữ liệu phức tạp (≥ 32 bits) Thời gian (DATE_AND_TIME) Mảng (ARRAY) Cấu trúc (STRUCT) Chuỗi ký tự (STRING) User define type Dạng dữ liệu người dùng định (≥ 32 bits) Dạng dữ liệu người dùng định nghĩa UDT(User Define Type) Khai báo biến hình thức trong bảng local block Chương trình chuyển đổi kiểu dữ liệu Khai báo giá trị cho các tham số: analog_value = PIW304 //giá trị số nguyên bộ đệm ngõ vào analog PIW304 (16 bits). 40 - Data block có thể chứa dữ liệu hoạt động cho cả khối FC và FB. Tuy nhiên, với tùy FC và FB chúng cần dùng các loại tương ứng: + Khối dữ liệu toàn cục (Global data block): có thể được sử dụng bởi cả FC và FB. + Khối dữ liệu cục bộ (Instance data block): chỉ được sử dụng bởi FB. - Đặt địa chỉ cho dữ liệu của khối dữ liệu theo các byte kế tiếp nhau tương tự như các bit nhớ. - Chúng ta có thể nhập và truy xuất dữ liệu dạng byte, word, hay double word. Khi sử dụng dữ liệu thì cần phải xác định byte địa chỉ đầu tiên (ví dụ: DBW 2), hai byte được load tính theo địa chỉ của byte đầu tiên mà bạn nhập. 41 - Số lượng các khối dữ liệu phụ thuộc vào CPU được sử dụng. Độ lớn lớn nhất của khối là 8 Kbyte đối với S7-300 và 64 Kbyte đối với S7-400. Giả sử ta cần truy xuất các dữ liệu chứa trong DB1 ta cần xác định độ rộng vùng nhớ để truy xuất đúng Độ rộng Cách truy xuất Mô tả Bit DB1.DBX0.2 Truy xuất bit 0.2 Byte DB1.DBB0 Truy xuất byte 0 Word DB1.DBW2 Truy xuất word 2 Double Word DB1.DBD4 Truy xuất double word 4 - Để truy cập được các dữ liệu của data block ta cần dùng một câu lệnh đọc (Load) hoặc ghi (transfer) từ một DB. Ví dụ: Truy cập vào word thứ tự 0 của khối DB1 L DB1.DBW0 Khai báo dữ liệu thời gian cho timer T1 bằng dữ liệu của vùng nhớ DB1.DBW0 42 Chương 2. Lập chương trình cho CPM2A * Mục tiêu: + Kiến thức: Trang bị cho sinh viên kiến thức về cấu trúc và hoạt động của bộ PLC nói chung và PLC CPM2A nói riêng, tập lệnh của CPM2A. + Kỹ năng: Biết sử dụng các lệnh CPM2A. + Thái độ: Yêu nghề, cần cù, tỷ mỉ 2.1 Tổ chức chương trình - Tại Việt Nam hiện có rất nhiều phiên bản của bộ phần mềm gốc của Step 7. Đang được sử dụng nhiều nhất là phiên bản (verssion) 4.2, 5.0 và 5.1. Trong khi phiên bản 4.2 khá phù hợp cho những PC có cấu hình trung bình (CPU 80586, 90MB còn trống trong ổ cứng, màn hình VGA) nhưng lại đòi hỏi tuyệt đối có bản quyền. - Trong khi phiên bản 5.0 và 5.1 mặc dù đòi hỏi máy tính có cấu hình mạnh nhưng lại không đòi hỏi bản quyền một cách tuyệt đối, nghĩa là phiên bản này vẫn làm việc ở một mức độ hạn chế khi không có bản quyền. Phần lớn các đĩa gốc của Step7 đều có khả năng tự cài đặt chương trình (autorun). Bởi vậy chỉ cần cho đĩa vào ổ CD và thực hiện theo đúng chỉ dẫn hiện trên màn hình. - Ta có thể chủ động thực hiện việc cài đặt bằng cách gọi chương trình Setup.exe có trên đĩa. Công việc cài đặt, về cơ bản không khác nhiều so với việc cài đặt các phần mềm ứng dụng khác, tức là cũng bắt đầu bằng việc chọn ngôn ngữ cài đặt ( mặc định là tiếng Anh), chọn thư mục cài đặt trên ổ cứng ( mặc định là C:\Simens), kiểm tra dung lượng còn lại trên ổ cứng, chọn ngôn ngữ sẽ được làm việc với Step7 sau này. - Muốn xây dựng một chương trình điều khiển sử dụng phần mềm Step7 cần thực hiện các thủ tục như sau: - Khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC thuộc họ Simatic S7-300/400. - Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-300/400 cũng như thủ tục truyền thông giữa chúng. - Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho 1 hoặc nhiều trạm. - Giám sát việc thực hiện chương trình điều khiển trong một trạm PLC và gỡ rối chương trình. 43 - Ngoài ra Step 7 còn có cả một thư viện đầy đủ với các hàm chuẩn hữu ích, phần trợ giúp Online rất mạnh có khả năng trả lời mọi câu hỏi của người sử dụng về cách sử dụng Step 7, về cú pháp lệnh trong lập trình, về xây dựng cấu hình cứng của một trạm cũng như của một mạng gồm nhiều trạm PLC. 2. Cài đặt step7 – manager - Tổng quát về Step 7: Tại Việt Nam hiện có rất nhiều phiên bản của bộ phần mềm gốc của Step7. Đang được sử dụng nhiều nhất là phiên bản (version) 4.2, 5.0 và 5.1. Trong khi phiên bản 4.2 khá phù hợp cho những PC có cấu hình trung bình (CPU 80586, 90MB còn trống trong ổ cứng, màn hình VGA) nhưng lại đòi hỏi tuyệt đối có bản quyền. - Trong khi phiên bản 5.0 và 5.1 mặc dù đòi hỏi máy tính có cấu hình mạnh nhưng lại không đòi hỏi bản quyền một cách tuyệt đối, nghĩa là phiên bản này vẫn làm việc ở một mức hạn chế khi không có bản quyền. - Phần lớn các đĩa gốc của Step7 đều có khả năng tự cài đặt chương trình (autorun). Bởi vậy chỉ cần cho đĩa vào ổ CD và thực hiện theo đúng chỉ dẫn hiện trên màn hình. - Ta có thể chủ động thực hiện việc cài đặt bằng cách gọi chương trình Setup.exe có trên đĩa. - Công việc cài đặt, về cơ bản không khác nhiều so với việc cài đặt các phần mềm ứng dụng khác, tức là cũng bắt đầu bằng việc chọn ngôn ngữ cài đặt ( mặc định là tiếng Anh), chọn thư mục đặt trên ổ cứng (mặc định là C:\simens), kiểm tra dung tích còn lại trên ổ cứng, chọn ngôn ngữ sẽ được sử dụng trong quá trình làm việc với Step7 sau này. - Một số vấn đề cần giải thích rõ thêm khi cài đặt phần mềm Step7:(cuốn tài liệu này hướng dẫn các bạn cài đặt bằng ngôn ngữ tiếng Anh) nhưng về cơ bản cài đặt bằng tiếng Đức cũng không có nhiều điều khác biệt. - Khai báo mã hiệu sản phẩm ( hình 1.31): mã hiệu sản phẩm luôn đi kèm với sản phẩm và được in ngay trên đĩa chứa bộ cài Step7. Khi trên màn hình xuất hiện cửa sổ yêu cầu cho biết mã hiệu sản phẩm, ta phải điền đầy đủ vào tất cả các thư mục của cửa sổ đó, kể cả địa chỉ người sử dụng sau đó ấn continue để tiếp tục. 44 Hình 1.31: Khai báo mã hiệu của sản phẩm - Chuyển bản quyền ( hình 1.32): Bản quyền Step7 nằm trên một đĩa mềm riêng (thường có mầu vàng hoặc mầu đỏ). Trong quá trình cài đặt, trên màn hình sẽ xuất hiện yêu cầu chuyển bản quyền sang ổ đích (mặc định là c:\ ) có dạng như sau: - Ta có thể chuyển bản quyền sang ổ đĩa C:\ ngay trong khi cài đặt Step7 bằng cách cho đĩa bản quyền vào ổ đĩa A: rồi ấn phím Authorize. Ta cũng có thể bỏ qua và sẽ chuyển bản quyền sau vào lúc khác bằng cách ấn phím Skip. Trong trường hợp bỏ qua thì sau này, lúc chuyển bản quyền, ta phải sử dụng chương trình truyền bản quyền có tên là AuthorsW.EXE cũng có trên đĩa bản quyền (Ver.4.2) hoặc có cùng trong đĩa CD với phần mềm gốc Step7 (ver5.1). Hình1.32: Chuyển bản quyền - Chú ý đĩa mềm chứa bản quyền (Author disk) đã được bảo vệ cấm sao chép. Cho dù bản quyền đã được chuyển từ đĩa mềm sang ổ cứng và trên đĩa mềm 45 không còn bản quyền, nhưng nó vẫn là một đĩa đặc biệt có chỗ chứa bản quyền. Bản quyền khi sao chép sang ổ đĩa cứng sẽ nằm trong thư mục Ax nf zz. Nếu thư mục này bị hỏng, ta sẽ mất bản quyền. Bởi vậy mỗi khi muốn cài đặt lại hệ thống hay dọn dẹp lại ổ đĩa cứng thì trước đó ta phải thực hiện rút bản quyền khỏi ổ đĩa C: và chuyển ngược về ổ đĩa mềm Author cũng bằng chương trình AuthorsW.EXE. - Khai báo thiết bị đốt EPROM ( hình 1.33): Chương trình step7 có khả năng đốt chương trình ứng dụng lên thẻ EPROM cho PLC. Nếu máy tính PC của ta có thiết bị đốt EPROM thì cần phải thông báo cho Step7 biết khi trên màn hình xuất hiện cửa sổ: Hình1.33: Khai báo thiết bị đốt EPROM - Chọn giao diện cho PLC: + Chương trình Step7 được cài đặt trên PC (máy tính cá nhân) hoặc PG (lập trình bằng tay) để hỗ trợ việc soạn thảo cấu hình cứng cũng như chương trình cho PLC, tức là sau đó toàn bộ những gì đã soạn thảo sẽ được dịch sang PLC. Không những thế, Step7 còn có khả năng quan sát việc thực hiện chương trình của PLC. Muốn như vậy ta cần phải có bộ giao diện ghép nối giữa PC với PLC để truyền thông tin, dữ liệu. Step7 có thể ghép nối với PLC bằng nhiều bộ phương thức ghép nối khác nhau như qua Card MPI, qua bộ chyển đổi PC/PPI, qua thẻ PROFIBUS (CP) nhưng chúng phải được khai báo sử dụng. + Ngay sau khi Step7 được cài đặt xong, trên màn hình xuật hiện cửa sổ thông báo cho ta chọn các bộ giao diện sẽ được sử dụng. Cửa sổ này có dạng sau (hình1.34): + Muốn chọn bộ giao diện nào, ta đánh dấu bộ giao diện đó ở phía trái rồi ấn phím Install.... Những bộ giao diện đã được chọn sẽ được ghi vào ô bên phải. Sau khi chọn xong các bộ giao diện sử dụng, ta còn phải đặt tham số làm việc cho những bộ giao diện đó bao gồm tốc độ truyền, cổng ghép nối với máy tính. 46 + Chẳng hạn khi đã chọn bộ giao diện MPI -ISA Card ta phải đăt tham số làm việc cho nó thông qua cửa sổ màn hình. Hình 1.34: Khai báo dạng kết nối PC với CPU - Đặt tham số làm việc: + Sau khi cài đặt xong Step7, trên màn hình (Destop) sẽ xuất hiện biểu tượng icon của nó. Đồng thời trong Menu của Window cũng có thư mục Simatic với tất cả các tên của những thành phần liên quan, từ các phần mềm trợ giúp đến các phần mềm cài đặt cấu hình, chế độ làm việc của Step7. + Khi vừa được cài đặt, step7 có cấu hình mặc định về chế độ làm việc của Simatic, chẳng hạn cú pháp các lệnh lại được viết theo tiếng Đức ví dụ như AND thì viết thành UND, muốnchuyển thành dạng thông dụng quốc tế ta phải cài đặt lại cấu hình cho Step7. - Tất nhiên, bên cạnh việc chọn ngôn ngữ cho cú pháp lệnh ta còn có thể sửa đổi nhiều chức năng khác của Step 7 như nơi sẽ chứa chương trình trên đĩa cứng, những thanh ghi sẽ được hiển thị nội dung khi gỡ rối chương trình, song các việc đó không ảnh hưởng quyết định tới việc sử dụng Step7 theo thói quen của ta như ngôn ngữ cú pháp lệnh. - Soạn thảo một Project. - Khái niệm Project không đơn thuần chỉ là chương trình ứng dụng mà rộng hơn bao gồm tất cả những gì liên quan đến việc thiết kế phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát một hay nhiều trạm PLC. Theo khái niệm như vậy, trong một Project sẽ có: 1. Bảng cấu hình cứng về tất cả các module của từng trạm PLC. 2. Bảng tham số xác định chề độ làm việc cho từng module của mỗi trạm PLC. 3. Các Logic block chứa chương trình ứng dụng của từng trạm PLC. 4. Cấu hình ghép nối và truyền thông giữa cac trạm PLC. 47 5. Các cửa sổ giao diện phục vụ việc giám sát toàn bộ mạng hoặc giám sát từng trạm PLC của mạng. 2.2 Các chế độ hoạt động Khai báo và mở một Project: - Để khai báo một Project, từ màn hình chính của Step7 ta chọn File Š New hoặc kích chuột tại biểu tượng “New Project/Library”. - Lúc này, tại hộp thoại New ta cần khai báo tên Project và lưu vào đường dẫn “c:\siemens\step7\s7proj”. Còn với hộp thoại Open ta cũng tìm các project đã được lưu ở đường dẫn trên. Xây dựng cấu hình phần cứng trạm PLC: - Sau khi khai báo xong Project mới, trên màn hình xuất hiện một project rỗng. Cửa sổ này được thành 2 nửa trái phải tương tự như window explorer (nên các phần sau này sẽ gọi tắt của sổ này là explorer). Các project có sẵn Đặt tên project mới Đường dẫn của project 48 - Công việc tiếp theo là xây dựng cấu hình phần cứng trạm cho một trạm PLC S7-300. Điều này là không bắt buộc, ta có thể không cần khai báo phần cứng cho trạm mà đi ngay vào phần chương trình ứng dụng. Tuy nhiên, khi bật nguồn PLC, hệ điều hành của S7-300 bao giờ cũng quét kiểm tra các module hiện có trong trạm, so sánh với cấu hình mà ta xây dựng và nếu phát hiện lỗi không đồng nhất sẽ phát ngay tín hiệu báo ngắt lỗi hoặc thiếu module chứ không cần phải đợi tới chương trình ứng dụng. - Cấu hình phần cứng cho S7-300 ta thực hiện bằng cách: + Vào InsertŠ StationŠ Simatic 300 Station. 49 + Sau khi đã khai báo cho một trạm (chèn một station), xuất hiện thư mục Simatic 300(1) chứa tập tin “Hardware” mang thông tin phần cứng trạm. Để khai báo phần cứng trạm ta cần truy nhập vào tập tin này. + Khi ta truy xuất vào tập tin Hardware thì cửa sổ HW config (chương trình khai báo phần cứng) xuất hiện. 50 + Để có thể khai báo được các module phần cứng ta phải lấy thanh Rack chứa module từ mục Rack – 300 ở trong catalog. + Việc khai báo phải dựa vào qui tắc sắp xếp các module trên rack (ở bài khai báo phần cứng S7-300). + Với bảng cấu hình phần cứng của Step7 cũng xác định luôn cho ta địa chỉ của từng module trên rack. Các loại module S7-300 Thanh rack với các slot để lắp module Power Supply CPU module IM module Các module mở rộng Thứ tự các slot 51 Đặt tham số và quy định chế độ hoạt động của các module: a. CPU module: - Các thông số cần thiết lập của module CPU gồm có: + Thiết lập cổng truyền thông (MPI, Profibus,). + Thiết lập trạng thái khởi động. + Thiết lập tốc độ vòng quét (Scan cycle). + Các vùng nhớ cố định (Retentive memory). + Đặt các chế độ cho các hoạt động ngắt (ngắt thời gian, theo vòng quét, thời gian trong ngày, ngắt phần cứng,). b. Thiết lập cổng truyền thông: - Đối với các loại CPU thông thường chỉ có 1 cổng MPI ta thiết lập tại mục General trong của sổ Properties của CPU. - Đối với các loại CPU có tích hợp thêm cổng truyền thông DP (Distribute peripharal). Nếu sử dụng đến cổng truyền thông này thì ta cũng cần phải khai báo địa chỉ và tốc độ truyền. 52 - Để có thể khai báo địa chỉ và tốc độ cho cổng DP ta click chuột phải vào slot DP Š Object properties. 53 c. Thiết lập vùng nhớ cố định cho CPU: - Thiết lập các vùng nhớ lưu chương trình khi CPU không sử dụng pin backup. Đồng thời thiết lập các vùng nhớ của Timer, Counter và Byte bắt đầu của vùng nhớ M. 54 d. Thiết lập các chế độ vòng quét của PLC: - Thời gian giám sát chu kỳ “Scan cycle monitoring time (ms)”. + Nếu thời gian vượt quá thì CPU chuyển về trạng thái STOP. Các nguyên nhân làm vượt thời gian: quá trình thông tin, thường xuyên xảy ra ngắt điện, lỗi chương trình CPU. + Nếu chương trình có lỗi OB80, thì thời gian quét của chu kỳ sẽ gấp đôi. Sau đó CPU sẽ chuyển sang trạng thái STOP. - Thời gian truyền thông “Cycle load from communication (%)”. + Quá trình truyền thông sẽ được giới hạn trên % của thời gian quét. + Thời gian truyền thông giữa CPU và PG có thể chậm lại. - Quy định một byte có chức năng xuất xung đồng hồ (clock). Ví dụ các bit từ 0 đến của MB100 là các bit xuất xung đồng hồ có tần số từ 0,5Hz đến 10 Hz. Soạn thảo chương trình ứng dụng: - Sau khi khai báo xong cấu hình phần cứng cho một trạm PLC và quay trở về cửa sổ chính của Step7 ta sẽ thấy trong thư mục Simatic 300 (1) bây giờ xuất hiện thêm các thành phần: + CPU315C – 2DP - S7 Program (1) - Source Files - Block 55 - Tất cả các khối logic (OB, FC, FB, DB) chứa chương trình ứng dụng sẽ tạo ra trong thư mục Blocks. Mặc định trong thư mục này đã có sẵn khối OB1 (khối tổ chức vòng quét chương trình) còn các khối logic khác cần một vài thao tác để tạo ra. - Để soạn thảo chương trình hoạt động ở dạng lập trình tuyến tính ta có thể nhấn chuột tại biểu tượng OB1 bên phần cửa sổ bên phải. Lúc này chúng ta cần trải qua 2 bước để soạn thảo chương trình ứng dụng: + Chọn loại ngôn ngữ lập trình (LAD/STL/FBD). 56 + Soạn thảo chương trình trong module LAD/STL/FBD của Step7. - Chức năng của module soạn thảo chương trình của Step7 về cơ bản cũng giống như các chương trình khác, tức là cũng có phím nóng để gõ nhanh, có chế độ cắt và dán, có chế độ kiểm tra lỗi cú pháp, theo dõi hoạt động chương trình, - Ta cần chú ý đến các tham số hoạt động tại Local Block bao gồm tên Thư viện lệnh của Step7 Local block của OB1 Phần chú thích Chương trình Local block của OB1 khi mở bằng module LAD/STL/FBD 57 biến (name), kiểu biến (declaration), địa chỉ (address), giá trị mặc định (initial value), Các biến có địa chỉ từ 20.0 trở lại là biến của hệ thống không được thay đổi, chỉ thay đổi các biến có địa chỉ từ 20.0 trở lên. - Ta có khai báo và soạn thảo chương trình cho các khối OB khác hoặc các khối FC, FB hay DB ta có thể vào File Š New trực tiếp trong module LAD/STL/FBD. Mặt khác, chúng ta cũng có thể tạo ra các khối chức năng (FC, FB, DB) tại cửa sổ explorer của Step7 bằng cách vào Insert Š S7 Block rồi chọn khối Chương trình soạn thảo. Các bước khai báo kế tiếp sẽ tương tự như khối OB1. 58 - Trong module soạn thảo chương trình cho các khối logic, ta có thể thay đổi không chỉ phần chương trình mà cả phần tham số đầu vào/ra của khối trong phần Local Block. - Để minh họa cách tạo và soạn thảo một khối logic ta sẽ tiến hành tạo mới một khối Function có tên FC1. Cách thực hiện gồm các bước thứ tự sau đây: - Tạo một khối logic mới. + Để tạo mới khối FC1 ta vào InsertŠ S7 BlockŠ Function để tạo khối FC1. - Khai báo tham số đầu vào/ra cho khối. - Tùy theo các yêu cầu lập trình mà ta có hoặc không sử dụng các tham số đầu vào/ra cho FC1. Nếu trường hợp cần sử dụng thì sẽ khai báo các tham số này tại Local Block của FC1. - Các tham số là các biến hình thức IN, OUT, IN – OUT, TEMP (biến tạm thời) bao gồm tên, địa chỉ, kiểu dữ liệu, giá trị mặc định, - Viết chương trình điều khiển. 59 Sử dụng địa chỉ hình thức (Symbols): - Với các bài toán lập trình phức tạp với nhiều ngõ vào, ra, tham số và vùng nhớ sẽ gây khó khăn cho người lập trình khi phải nhớ các địa chỉ. Đồng thời với các địa chỉ tuyệt đối sẽ làm cho việc giám sát chương trình trở nên khó khăn hơn. Vì vậy, ta cần quy định cho các địa chỉ tuyệt đối này một tên hình thức (Symbols) để chương trình dễ hiểu và quản lí hơn. Step7 cung cấp khả năng sử dụng các tên biến hình thức trong lập trình thay vì các ký hiệu địa chỉ, chữ số khối FC, FB khó nhớ. Các tên hình thức của một địa chỉ hoặc một tên khối phải được khai báo trong bảng địa chỉ hình thức Symbols. - Do địa chỉ hình thức sẽ có giá trị thay thế cho địa chỉ tuyệt đối trong toàn bộ chương trình ứng nên bảng Symbols có vai trò ngang bằng với chương trình ứng dụng. Vì vậy, nó cùng nằm trong thư mục S7 Program với thư mục Blocks. 60 Làm việc với PLC: - Sau khi đã hoàn tất việc lập dự án (Project) lúc này ta sẽ đi sang phần các thao tác làm việc với PLC như: ghép nối máy tính và PLC, download chương trình ứng dụng, mô phỏng chương trình ứng dụng, giám sát bảng biến chương trình, Quy định địa chỉ MPI cho module CPU: - Khi nói về Step7 ta đã có đề cập đến vấn đề ghép nối máy tính hay máy - lập trình (PG) với trạm PLC. Máy tính/máy lập trình được ghép nối với module CPU qua cổng truyền thông nối tiếp RS232 (COM) của máy tính hay cổng MPI (MPI card) hay cổng CP (CP card) là còn tùy vào bộ giao diện 61 được sử dụng. Tương tự cũng có nhiều khả năng nối PLC với máy tính, song để truyền thông nhờ Step7 thì PLC luôn phải được nối với máy tính qua cổng lập trình RS485. - Sau khi ghép nối module CPU với máy tính về phần cứng ta cần phải định nghĩa thêm địa chỉ truyền thông cho trạm PLC. Điều này là cần vì một máy tính/máy lập trình có thể cùng một lúc làm việc được với nhiều trạm PLC. Mặc định, các module CPU đều có địa chỉ là 2 (địa chỉ MPI). Muốn thay đổi ta vào mục Object Properties của module CPU, trong đó ta chọn tiếp General Š MPI và chỉnh sửa lại địa chỉ MPI như dưới hình. Trao đổi thông tin phần cứng cho S7-300: 62 - Sau khi đã định nghĩa lại địa chỉ MPI cho trạm PLC và các thông tin phần cứng khác, ta tiến hành ghi lại địa chỉ đó lên module CPU để CPU xác nhận lại địa chỉ vừa được đặt. Quá trình ghi thông tin phần cứng cho PLC gồm các bước sau: + Lưu cấu hình phần cứng (Save and Compile). + Download thông tin phần cứng xuống CPU. - Bên cạnh việc ghi cấu hình phần cứng vừa soạn thảo vào module CPU ta cũng có thể đọc ngược bảng cấu hình cứng hiện có từ CPU vào Project bằng cách nhấn vào biểu tượng Upload trong của sổ HW Config (hoặc chọn PLC Š Upload). Với việc đọc ngược cấu hình cứng này ta cũng đọc được luôn cả toàn bộ chương trình hiện có trong Load Memory của module CPU vào Project. Upload từ CPU Download xuống CPU 63 Ghi chương trình ứng dụng vào CPU: - Các chương trình ứng dụng sau khi được soạn thảo ở các khối logic sẽ được ghi vào CPU (download) cụ thể là vào vùng nhớ Load Memory bằng 2 cách như sau: + Download trực tiếp từ module soạn thảo chương trình LAD/STL/FBD. + Download toàn bộ các khối logic từ cửa sổ Step7 Manager. - Ta có thể chọn toàn bộ chương trình ứng dụng chứa trong các khối logic để download xuống. Ta cũng có thể chọn toàn bộ thư mục Blocks để download toàn bộ chương trình. Mặt khác, ta cũng có thể quyết định sẽ download những khối logic cần thiết. - Chú ý, nếu sử dụng muốn khối logic hoạt động chúng ta cần có lệnh gọi các khối này trong OB1. Giám sát việc thực thi chương trình: Download trực tiếp Với cách ghi này thì chỉ có chương trình nằm trong khối logic hiện tại được download xuống CPU. Chọn các khối logic Download chương trình 64 - Sau khi download chương trình vào CPU thì nội dung của Load Memory và thư mục Blocks của Project trong máy tính đồng nhất. Nếu bật công tắc (keyswitch) từ STOP sang RUN, CPU sẽ sẽ thực hiện chương trình trong Load Memory của nó theo vòng quét và quá trình thực hiện này được Step7 giám sát thông qua chương trình tương ứng trong Project. - Để giám sát một chương trình có trong khối logic ta cần mở khối đó bằng module LAD/STL/FBD trước tiên. - Để vào màn hình giám sát hoạt động của - chương trình ta chọn vào biểu tượng Monitor trên thanh công cụ. 65 Giám sát module CPU: - Bên cạnh việc giám sát chương trình, ta có thể giám sát cả công việc của module CPU bằng cách vào cửa sổ PLC trên thanh công cụ, sau đó chọn - Diagnose Hardware sẽ có được hộp thoại: + Nếu chỉ muốn giám sát riêng module CPU ta chọn mục Module Information. Trên màn hình sẽ xuất hiện tiếp cửa sổ để ta lựa chọn các hình thức giám sát, chẳng hạn ta sẽ quan sát bộ đệm tự chẩn đoán Diagnostic Buffer báo các thay đổi trạng thái của CPU. 66 Giám sát và quản lí dữ liệu chương trình: - Ngoài việc giám sát hoạt động chương trình Step7 còn cung cấp một công cụ giúp quản lí dữ liệu của các vùng nhớ được sử dụng trong chương trình ứng dụng. Step7 cho phép quan sát nội dung các ô nhớ thuộc System Memory và các bộ đệm ngõ vào – ra như PI, PQ. 67 - Để quản lí các dữ liệu chúng ta cần phải khai báo chúng bằng công cụ Variable Table. Công cụ này không chỉ giúp giám sát và còn có thể trực tiếp thay đổi giá trị theo ý muốn của người dùng. - Bảng Variable Table (VT) được chứa trong thư mục Blocks của Project. VT được tạo ra bằng cách như sau Insert Š S7 Block Š Variable Table - Bảng khai báo quản lí dữ liệu bao gồm các thành phần sau: Các thành phần cần khai báo trong bảng Variable Table gồm có 68 Các kiểu dữ liệu hợp lệ được sử dụng trong bảng biến VT gồm có: Kiểu dữ liệu Số học Dữ liệu thời gian, bộ đếm Binary, Bool, Decimal, Hex, Floating point, Character Date, Time, S5Time, Time of Day, Counter, Pointer Tiến hành giám sát và quản lí dữ liệu bằng Variable Table. 69 2.3 Các lệnh lập trình Mô phỏng hoạt động S7-300 bằng S7-PLCSim: - Phần Step7 tích hợp sẵn một module S7-PLCSim với chức năng là một PLC S7-300 ảo để giúp người dùng có thể thử nghiệm chương trình ứng dụng sau khi soạn thảo. - Để mở module mô phỏng S7-PLCSim trong Step7 ta làm như sau: + Options Š Simulate Modules + Hoặc chọn vào biểu tượng PLCSim trên cửa sổ Step7 + Module PLCSim của Step7 có các thành phần tương ứng với một PLC S7- 300 thật như các nút Keyswitch để chọn chế độ hoạt động, cũng như các ngõ vào, ngõ ra và các vùng nhớ counter, timer, 70 - Để tiến hành mô phỏng chương trình ta cần phải thay đổi trạng thái của ngõ vào và ngõ ra hoặc trong trường hợp cần quản lí – giám sát dữ liệu tại các vùng 71 nhớ như timer, counter thì ta cần phải lấy các ngõ vào/ra và các vùng nhớ này bằng cách như sau: Insert Š chọn dạng vùng nhớ. - Đến lúc này, ta có thể sử dụng S7-PLCSim để kết hợp với module LAD/STL/FBD để tiến hành mô phỏng chương trình ứng dụng trên PLC S7- 300 ảo. - Chúng ta cần thực hiện 3 bước sau đây để có thể tiến hành mô phỏng: + Gọi module S7-PLCSim. + Trên cửa sổ Step7 chọn vào biểu tượngŠ + Download chương trình ứng dụng xuống PLC ảo. + Mô phỏng chương trình. - Ta cần mở chương trình bằng ứng dụng bằng module LAD/STL/FBD để kết hợp với PLCSim để tiến hành mô phòng chương trình. - Tại module ta chuyển sang trạng thái bằng cách nhấn Monitor - Sau đó tác động vào phần cứng ảo của PLCSim 72 Chú ý: - Nếu trong quá trình Download chương trình ứng dụng cho PLC S7-300 ta không tắt module S7-PLCSim thì chương trình sẽ mặc định download vào S7- PLCSim chứ không xuống PLC thực. 73 Chương 3. Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi * Mục tiêu: + Kiến thức: Trang bị cho sinh viên kiến thức cơ bản về cách ghép nối CPM2A với các thiết bị ngoại vi. + Kỹ năng: Biết ghép nối PLC CPM2A với máy tính và các thiết bị vào/ra + Thái độ: Yêu nghề, cần cù, tỷ mỉ Nội dung chính: 3.1 Ghép nối PCL với thiết bị laaoj trình bằng tay Bộ điều khiển lập trình CPM1A ( hình 2.1) của hãng Omron nằm trong một chuỗi các thiết bị cung cấp của hãng, giúp cho doanh nghiệp có thể giải quyết các bài toán từ cơ bản đến phức tạp. Một bộ CPM1A thông thường tương tự các loại PLC cùng loại bao gồm gồm: bộ nguồn, CPU, các Port I/O, các modul I/O đặc biệt . Hình 2.1 - Để có được một bộ PLC hoàn chỉnh thì ta phải lắp ráp các modul này lại với nhau. Việc kết nối này thực hiện khá đơn giản và cho phép thay thế dễ dàng. Các modul mở rộng bao gồm hệ thống kết nối analog I/O, hệ thống các cảm biến và truyền thông công nghiệp. Một bộ CPMA1 cơ bản có đặc điểm sau: + 10, 20, 30 và 40 ngõ vào ra I/O CPUs + Mở rộng tối đa 100 I/O + Mở rộng cổng giao tiếp 74 + Tín hiệu ngõ vào dạng DC + Cho phép mở rộng modul analog + Cho phép kết nối modul cảm biến nhiệt độ ngõ vào + Nguồn cung cấp 24V DC + Ngõ ra dạng relay hay transistor + Chuẩn UL,CSA,CE. 3.2 Ghép nối PLC với máy tính Hình 2.2: Kiểu kết nối truyền thông và modul mở rộng Cấu hình CPU CPM1A ( bảng 2.1): Bảng 2.1: tổng số ngõ thiết kế CPM1A + Nguồn cung cấp: tuỳ theo loại CPU mà ta dùng nguồn AC từ 100V-240V hoặc nguồn DC 24V + Chân nối đất bảo vệ (đối với loại CPU dùng nguồn AC): để bảo vệ an toàn cho người sử dụng. + Nguồn cung cấp cho ngõ vào: đây là nguồn 24V DC được dùng để cung cấp điện áp cho các thiết bị đầu vào (đối với loại CPU dùng nguồn AC ). 75 + Các ngõ vào: để liên kết CPU với các thiết bị ngõ vào. + Các ngõ ra: để liên kết CPU với các thiết bị ngõ ra. + Các đèn báo chế độ làm việc của CPU: các đèn báo này cho chúng ta biết chế độ làm việc hiện hành của PLC. + Đèn báo trạng thái ngõ vào: khi 1 trong các ngõ vào ở trạng thái ON thì đèn báo tương ứng sẽ sáng. + Đèn báo trạng thái ngõ ra: các đèn báo trạng thái ngõ vào sẽ sáng khi các ngõ ra ở trạng thái ON. + Cổng điều khiển tín hiệu Analog: được sử dụng khi tín hiệu vào hoặc ra là tín hiệu Analog, được lưu giữ vào vùng nhớ IR250 và IR251. + Cổng giao tiếp với thiết bị ngoại vi: liên kết PLC với thiết bị lập trình: máy tính chủ, thiết bị lập trình cầm tay... + Cổng giao tiếp RS-232C: liên kết PLC với thiết bị lập trình (ngoại trừ thiết bị lập trình cầm tay và máy tính chủ). + Công tắc truyền thông: là công tắc, chọn để sử dụng một trong hai cổng Peripheral hoặc cổng RS-232C để liên kết với thiết bị lập trình + Bộ Acquy + Phần mở rộng: kết nối CPU và PLC với khối mở rộng I/O hoặc khối mở rộng nói chung ( Analog I/O Unit, Temporature Senson Unit...), có thể kết nối 3 modul mở rộng ( bảng 2.2) Đèn báo Trạng thái Y nghĩa PWR (Màu xanh) Bật PLC đã được cấp nguồn Tắt PLC chưa được cấp nguồn RUN (Màu xanh) Bật PLC đang hoạt động ở chế độ RUN hoặc ở chế độ MONITOR Tắt PLC đang ở chế độ PROGRAM hoặc bị lỗi COMM (Màu vàng) Nhấp nháy Dữ liệu đang được chuyển vào CPU thông qua cổng Peipheral hoặc cổng RS- 232C Tắt Dữ liệu không được chuyển vào CPU thông qua cổng Peripheral hoặc cổng RS- 232C ERR/ALARM (Màu đỏ) Bật Xuất hiện lỗi (PLC ngừng hoạt động ) Tắt Đèn báo hoạt động bình thường Bảng 2.2: Trạng thái đèn báo CPM1A 76 Các thành phần modul mở rộng CPM1A: ( bảng 2.3) Bảng 2.3: thông tin modul mở rộng - Modul I/O Analog thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số hoặc từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để giao tiếp giữa CPU với các thiết bị tương tự như máy phát sóng cảm biến, các dụng cụ đo và các thiết bị điều khiển khác. - Modul I/O Analog có khoảng thay đổi tín hiệu điện áp từ 0-10V hoặc từ 0-5V (đối với Analog Input) và từ -10-10V (Analog Out Put). Một CPU có thể kết nối với tối đa không quá 3 modul mở rộng. Chú ý rằng các modul mở rộng kết nối nguồn cấp DC tại chân 30 và 40 - Dữ liệu đã được biến đổi thì được lưu trữ trong vùng phân bổ words của Analog I/O Unit và nó được sử dụng bởi lệnh đọc nội dung của Words ngã vào. - Một chức năng khác của nó là xử lý giá trị trung bình để cho tất cả các dữ liệu ở ngõ ra ổn định. Nó còn có chức năng phát hiện dây dẫn bị đứt khi tầm ngõ vào được đặt khoảng 4-20mA, hoặc từ 1-5 V. + Các đầu nối của khối Analog I/O: kết nối với các thiết bị tương tự nhập hoặc xuất. + Cáp kết nối của phần mở rộng: kết nối Analog I/O Unit với cổng mở rộng của CPU hoặc của khối mở rộng khác. + Cổng mở rộng: Kết nối cổng mở rộng I/O Unit với khối mở rộng khác (Analog I/O Unit, Temperature Senson Unit hoặc Compo Bus/S I/O Link Unit). Một CPU chỉ có thể kết nối tối đa 3 khối mở rộng. ( bảng 2.4)) 77 Bảng 2.4: thông tin modul mở rộng Phần mềm quản lý và hỗ trợ CPM1A: - Giống như các sản phẩm cùng loại Omron cung cấp thiết bị nạp và điều khiển có thể dùng tay ( hình 2.3) hoặc máy tính. Cab kết nối chuẩn C200H-CN222 và thiết bị điều khiển lập trình kèm theo. Hình 2.3a: Thiết bị lập trình bằng tay C200H 78 - Chương trình CX-Programmer Jr. đây là phần mềm lập trình cơ bản cho phép lập trình và quản lý cơ bản nhưng giảm bớt một số tính năng và câu lệnh. - Chương trình CX-Programmer chương trình quản lý bản đầy đủ nhất hỗ trợ lập trình và quản lý tất cả các PLC của Omron. Truyền thông và liên kết chủ: - Bộ điều khiển CPM1A có chức năng như một máy chủ quản lý các tín hiệu điều khiển vào ra và truyền thông quản lý trên máy tính. Một bộ CMP1A có thể quản lý ghép nối tối đa 3 modul bao gồm 192 ngõ vào ra (96 ngõ vào và 96 ngõ ra) với mục đích mở rộng điều khiển.( hình 2.4) - Một modul mở rộng DRT21 có 32 ngõ vào và 32 ngõ ra, 2 words ngõ vào và 2 words ngõ ra trên CPU. Tất cả các thiết bị DRT21 đóng vai trò như một thiết bị slaves trong vai trò mở rộng điều khiển. Các kiểu truyền thông được liệt kê như sau: Hình 2.3b: cab truyền thông C200H 79 Hình 2.4: liên kết chủ tớ ghép nối mở rộng modul Truyền thông liên kết chủ 1-1: - Thực hiện việc liên kết 1 - 1giữa CPM1A CPU với máy tính tương thích, máy tính IBM PC/AT hoặc màn điều khiển PT thông qua cổng Peripheral hoẵc cổng RS-232C. Truyền thông liên kết chủ 1-N: - Kiểu liên kết này cho phép kết nối 1 máy tính chủ hoặc PT với 32 bộ điều khiển lập trình PC, được thực hiện bằng cách dùng bộ nối tương thích (Adaptor) RS-232C hoặc RS422 thông qua cổng giao tiếp RS-232C Port hoặc Peripheral Port. - No- Protocal Communications ( kiểu liên lạc không cần thủ tục ) - Đây là kiểu liên lạc đơn giản giữa PC và thiết bị kiểm soát khác: máy in, bộ mã hoá... Dùng để trao đổi, chuyển đổi dữ liệu từ PC đến các thiết bị ngoại vi thông qua các cổng giao tiếp RS 232C port hoặc Peripheral Port. - OMRON PT Connection 80 - Là kiểu liên lạc tốc độ cao giữa PC và PI, CPM2A được nối trực tiếp đến màn hình điều khiển thông qua cổng RS 232C Port mà không được nối vào cổng Peripheral Port Kiểu liên lạc One – to – One Link (1 -1 ) - Đây là mạng trao đổi dữ liệu giữa 2 bộ PC với nhau bằng cáp RS-232C thông qua cổng RS-232C Port. Trong đó một PC đóng vai trò chính và một phụ trong việc thiết lập các chế độ hoạt động của hệ thống. - Ta có thể dùng màn hình điều khiển (PT) thay thế cho cả một bảng điều khiển của một máy hay một dây chuyền tự động phức tạp. Hơn nữa, PT còn có nhiều chức năng đặt biệt, phong phú mà các thiết bị thường ghép nối với nhau không thể có được. - Việc dùng PT sẽ tiết kiệm được rất nhiều dây dẫn, thời gian lắp đặt, bảo dưỡng hoặc thay đổi hệ thống. Ta có thể dùng PT để thiết kế màn hình mô phỏng các quá trình công nghệ rất tiện lợi. - Cũng giống như PLC, trước khi sử dụng cần phải lập trình cho PT: thiết kế trang màn hình theo yêu cầu. - Các phần mềm dùng lập trình cho PT cũng có nhiều loại: chạy trong DOS hoặc trong Windows. Kiểu liên lạc CompoBus I/O Link: - Là kiểu liên lạc giữa PC và các modul CompoBus I/O. Một CPM2A có thể liên kết với tối đa 32 modul CompoBus I/O 1.2. Các CPU họ C200Ha: 1.2.1 Giới thiệu chung: - CPU Rack: là một hệ thống điều khiển chính bao gồm các cổng truyền thông và cho phép mở rộng các modul phụ. Cấu hình một hệ thống CPU C200H alpha đầy đủ bao gồm ( hình 2.5): + CPU chính + Modul nguồn cấp + Modul xuất nhập dữ liệu + Các modul kết nối đặc biệt + Đế, giá đỡ + Modul truyền thông 81 Hình 2.5 - Tuy nhiên một hệ thông hoàn chính còn kể tới hệ thống cab kết nối và chương trình điều khiển. Cũng giống như hệ thống CPM1A, hệ thống C200H alpha bao gồm hệ thống chủ (master) và tớ (slave). 1.2.2 Thông số kỹ thuật ( bảng 2.5) Mục Đặc điểm Nguồn cấp 100-120V AC hay 200-240VAC tần số 50hz 24V DC Vùng áp hoạt động 85-132VAC hay 174-264VAC 19.2-28.8VDC Nguồn tiêu thụ 120VA max 50W max Dòng định mức 30A max Công suất ngõ 4.6A, 5VDC; 0.6A, 26VDC; 0.8A, 24VDC 82 ra Trở kháng 20Mega om giữa áp nguồn và vỏ tại 500vdc Sức bền điện môi Nhiễu cho phép Biên độ dao động Shock Dải nhiệt độ Độ ẩm 10-90% không kể độ ẩm môi trường Áp suất Điện trở mass <100 om Enclosu re rating Trọng lượng Bảng 2.5: thông số kỹ thuật PLC C200H alpha 83 Hình 2.6: cấu trúc cơ bản hệ thống C200H alpha Đặc điểm chung ( bảng 2.6): · Đèn hiển thị Đèn báo Trạng thái Y nghĩa ERROR (Màu đỏ) Bật Nhấp nháy PLC phát hiện lỗi nghiêm trọng, dừng hệ thống Gặp lỗi không quan trọng Tắt PLC chưa được cấp nguồn RUN (Màu xanh) Bật PLC đang hoạt động ở chế độ bình thường Tắt PLC chưa có nguồn INH (Màu vàng) Bật Khi bit cờ AR bị tắt, mất kết nối Tắt Bình thường COMM (Màu vàng) Bật Có kết nối truyền thông Tắt Đèn báo hoạt động bình thường Bảng 2.6 trạng thái đèn báo 84 - Bộ nhớ ngoài: mục đích sao lưu dữ liệu, mội CPU có một bộ nhớ sao lưu riêng. - Liên kết thiết bị ngoại vi: có thể liên kết trực tiếp đến thiết bị giám sát hay với các modul phụ trợ thông qua cáp CIP ( bảng 2.7) - Cổng RS232 có thể liên kết với máy tính hoặc các thiết bị phụ trợ khác - Bảng 2.7 bảng so sánh chọn lựa CPU C200H Vùng nhớ: - Các loại CPU C200HX, C200HG, C200HE có chức năng phân bổ vùng nhớ nhằm cho phép điều khiển câu lệnh dạng lad trên các modul mở rộng. Các chương trình của hãng bao gồm ứng dụng này gồm SYSWIN, SYSMAC, hoặc thiết bị lập trình bằng tay tuy nhiên hạn chế của chúng là không cho phép chúng ta thiết kế tất cả câu lệnh theo như ý muốn. - Cấu trúc vùng nhớ của C200H alpha được biểu diễn như sau: (bảng 2.8) Bảng 2.8: cấu trúc vùng nhớ của C200HG, C200HX, C200HE 85 3.3 Ghép nối PLC với các tín hiệu vào/ra - Dòng micro PLC omron có thiết kế nhỏ gọn phù hợp với túi tiền( hình 2.11). Tuy nhiên không phải thế mà các tính năng của PLC bị hạn chế. Các dòng micro PLC của Omron gồm: CP1E, CP1H, CP1L, ZEN, CPM1A, CPM2A, CPM2CTrong phạm vi giáo trình chúng ta đề cập dòng điển hình CP1L. Đặc điểm chính của thiết bị cung cấp 4 cổng mã hóa ngõ vào và hai xung ngõ ra phù hợp tần số cao, tương thích với CP1H, CJ1, và nhóm PLC CS1, truyền thông theo chuẩn RS232 hay RS485, lập trình thông qua cổ USB, chức năng kết nối thiêt bị hiển thị Hình 2.11: Micro PLC CP1L + Bộ tích hợp thông minh- tất cả được tích hợp trong một bộ vớ khả năng đáp ứng nhanh + Counters, analog, motion và truyền thông. + Dễ dàng hiệu chỉnh- chương trình PLC được chỉnh sửa online cho vì vậy việc thay đổi chương trình là dễ dàng. + Tiết kiệm tiền và thời gian –chương trình lập trình cx programmer tích hợp mô phỏng offline cho phép lập trình và test thử mà không cần bất kỳ phần cứng nào. 86 + Hiệu quả cao nhất – có thể lựa chọn CPU tích hợp: 14, 20, 30 hay 40 I/O. + Dễ dàng mở rộng, CP1L có thể mở rộng đến 160 ngõ I/O bằng việc sử dụng bộ mở rộng CJ1W + Tiết kiệm không gian với kích cỡ chỉ 110 H x 86 W x 85 D mm. + Có thể giải quyết các bài toán phức tạp + Cấu hình phần cứng khá đơn giản + Chương trình và hiển thị quản lý thông qua kết nối trực tiếp với bộ phần mềm CX-ONE 3.4 Phần mềm lập trình Trong xây dựng - Thông gió và bộ điều khiển nhiệt độ - Điều khiển chiếu sáng - Điều khiển năng lượng - Thang máy và cửa cuốn Lắp ráp điện tử - Máy điều khiển chu trình sản xuất - Kiểm tra và lắp ráp thiết bị Giải trí và đời sống - Dùng trong các chuyển động cơ học - Điều khiển trong rạp chiếu phim - Trộn sản phẩm - Máy đóng gói - Máy rửa chén, cắt, gọt, phân loại sản phẩm Thủy tinh, kim loại và khuôn nhựa - Kiểm tra điều kiện bề mặt nhằm tăng chất lượng sản phẩm - Điều khiển áp suất dầu - Hệ thống tưới nước - Hệ thống đèn nhà thọng gió, hệ thổng chăm sóc cây trồng - Hệ thống máy cắt gọt Ngoài ra cp1l còn được ứng dụng rất nhiều trong các hệ thống khác như vật liệu, y học, hóa chất, quản lý hệ thống, in ấn, giao thông.. Ứng dụng điều khiển và kết nối thiết bị ngoại vi ( hình 2.12) 87 Hình 2.12: hệ thống liên kết điều khiển CP1L Cũng giống như các họ PLC cùng hãng, CP1L kết nối thiết bị ngoại vi thông qua cổng RS232 hay RS485. Thiết bị kết nối có thể là các modul analog hay digital, HMI hay các cơ cấu chấp hành. Thời gian đáp ứng CPU được biểu diễn thông qua hình sau( bảng 2.9): 88 Bảng 2.9: Thời gian đáp ứng CP1L Bảng 2.10: thông số kỹ thuật ngõ vào 89 Chương 4. Các bài tập vận dung * Mục tiêu: + Kiến thức: Trang bị cho học sinh phương pháp áp dụng các lệnh lập trình vào một bài toán cụ thể. + Kỹ năng: Biết sử dụng các lệnh của PLC Omron để viết các chương trình đơn giản + Thái độ: Yêu nghề, cần cù, tỷ mỉ 4.1 Trò chơi đường lên đỉnh Olympia Hình 3.2a: Động Cơ đấu sao Hình 3.2b: Động cơ đấu tam giác 90 Hình 3.2c: đấu động cơ vào contactor Hình 3.2d: Cảm biến cảm ứng từ Hình 3.2e: Cảm biến điện dung Hình 3.2f: Cảm biến quang 91 - Kết nối cảm biến vào PLC ( hình 3.3) Hình 3.3a: kết nối ngõ vào cảm biến kiểu NPN Hình 3.3b: kết nối ngõ vào cảm biến kiểu PNP 92 - Kết nối nút nhấn công tắc hành trình vào PLC ( hình 3.4) Hình 3.4a: nút nhấn Hình 3.4b: công tắc hành trình - Kết nối nút nhấn, công tắc hành trình vào PLC ( hình 3.4c) Hình 3.4c 4.2 Điều khiển đèn giao thông 93 - Mô hình bao gồm: một thang máy - Yêu cầu: Khi nhấn phím bấm thang máy ON ( khi buồng trong thang máy đã chứa đầy vật liệu – có cảm biến khối lượng ) + Nếu chưa đầy thang máy không chạy lên + Khi thang máy đầy, thang chạy lên và dừng lại + Khi vật liệu chuyển ra bên ngoài hết,người vận hành bấm nút ON thì thang máy mới được chạy xuống 4.3 Đóng mở gara tự động Ngõ vào Ngõ ra Địa chỉ Mô tả Đại chỉ Mô tả I0.0 Nút ON Q0.0 Thang máy lên (K1) I0.1 Cảm biến khối lượng Q0.1 Thang máy xuống(K2) I0.3 Cảm biến khối lượng rổng I0.4 Hành trình dưới I0.3 Hành trình trên Viết chương trình điều khiển: 94 4.4 Điều khiển dây truyền đóng hộp sản phẩm Chương trình điều khiển thang máy hoạt động theo yêu cầu sau: - Chọn tầng bằng các phím GND, 1, 2 và 3. Có các cảm biến vị trí V0, V1, V2 và V3 để biết thang đang ở tầng nào. 95 - Nếu chọn phím 1 thì cho động cơ hoạt động kéo thang từ tầng trệt lên tầng 1 và dừng lại, chuông kêu, cửa mở trong vòng 10s rồi đóng lại. Tương tự cho các phím khác. - Nếu không có phím chọn khác thì động cơ hoạt động đưa thang về tầng trệt chờ. - Động cơ đi lên = quay thuận. Động cơ đi xuống = quay ngược. Ngõ vào Ngõ ra Địa chỉ Mô tả Đại chỉ Mô tả 000.00 Nút nhấn D 01000 Động cơ quay thuận 000.01 Nút nhấn MT 01001 Động cơ quay ngược 000.02 Nút nhấn MN 01002 Động cơ đấu Y 01003 Động cơ đấu D Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 96 - Chu trình lại tiếp tục. 97 2. Trình tự thực hành: 2.1. Quy định địa chỉ ngõ vào/ra: Ngõ vào Ngõ ra Địa chỉ Mô tả Đại chỉ Mô tả I0.3 Nút ON Q0.0 D1 I0.1 CB1 Q0.1 N1 I0.0 CB2 Q0.2 N2 I0.2 CB3 I0.5 CB4 I0.6 CB5 I0.4 OFF 3.2. Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 98 99 100 101 - Nhấn nút Khởi động băng tải chạy, nhấn nút Dừng khi đó băng tải dừng - Nếu sản phẩm loại ngắn đưa vào khay B1 - Nếu sản phẩm loại dài đưa vào khay B2 - Nhấn nút Khởi động băng tải chạy, nhấn nút Dừng khi đó băng tải dừng - S1 tác động-dừng băng tải, nếu + S2 tác động, S3 không tác động khi đó xylanh P sẽ đẩy sản phẩm vào khay B1 + S2 và S3 đều tác động, tiếp tục chạy băng tải để đưa sản phẩm vào khay B2 Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: Viết chương trình điều khiển: 102 Chạy mô phỏng chương trình: 103 - Vẽ mạch động lực và sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Dùng PLC của hãng Mitsubishi, hãng Allenbradley, hang simen viết chương trình - Giúp sinh viên biết cách thiết kế và xử lý các lỗi cơ bản của một hệ thống PLC. - Biết cách lập trình và download xuống PLC Omron - Gồm 1 cần gạt 2 vị trí: B lên và A xuống, hành trình s1 giới hạn trên, hành trình s2 giới hạn dưới. Trên cần gạt có gắn nút nhấn điều khiển xe chạy thẳng. Xe được thiết kế cho tải trọng dưới 1000kg, cần gạt qua trái xe rẽ phải, cần gạt qua phải xe rẽ trái. 104 Ngõ vào Ngõ ra Địa chỉ Mô tả Đại chỉ Mô tả I0.0 Nút ON Q0.0 Động cơ chạy tới (K) I0.1 HTS1 Q0.1 Nâng lên(K1) I0.2 HTS2 Q0.2 Hạ xuống(K2) I0.3 Cần gạt ở vị trí B I0.4 Cần gạt ở vị trí A Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 2.3. Viết chương trình điều khiển: 105 106 107 BÀI TẬP THỰC HÀNH: Đầu tiên cơ cấu đưa phôi vào. Khi ta mở công tắc và nhấn nút thì piston A đi vào làm công việc kẹp chặt phôi. Sau đó piston B đi vào uốn cong phôi lần đầu với góc 90°, xong piston B lùi về và piston C đi vào thực hiện uốn cong phôi lần hai với hình dáng giống như cữ chặn, sau đó piston C lùi về. khi piston C lùi về thì piston A cũng lùi về và phôi được lấy ra thực hiện xong một chu kỳ. 108 a) Sơ đồ kết nối khí nén (sơ đồ động lực) S1 S2 S3 S4 S5 S6 4 2 5 1 3 Y1 Y2 4 2 5 1 3 Y3 4 2 5 1 3 Y4 - Sau bài học này học sinh có thể viết được chương trình PLC điều khiển hệ thống vô nước chai tự động - Mô hình bao gồm: một băng tải, một xi lanh để nâng hạ cần rót nước, 2 van solenoid, một cảm biến nhận biết chai, 2 công tắc hành trình - Yêu cầu: Khi chai đã làm vệ sinh xong,được bỏ lên dây chuyền (băng tải ) - Nhấn phím bấm điều khiển ON băng tải hoặt động, đưa chai đến vị trí rót nước.Băng tải dừng (cảm biến nhận chai điều khiển băng tải dừng trong 2s) 109 - Khi đó cần rót nước hạ xuống đến CTHT giới hạn dưới thì dừng lại và Van xả nước mở ra để rót nước vào chai. Sau thới gian 3s van xả đóng lại Sau đó cần xả kéo lên đến GH Trên thì dừng lại. Sau đó băng tải tiếp tục làm việc Quy định địa chỉ ngõ vào/ra: Ngõ vào Ngõ ra Địa chỉ Mô tả Đại chỉ Mô tả I0.0 Nút ON Q0.0 Băng tải (K) I0.1 Nút OFF Q0.1 Cần rót đi xuống (Y1) I0.2 Cảm biến dưới Q0.2 Cần rót đi lên (Y2) I0.3 Hành trình dưới I0.4 Hành trình trên Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: Viết chương trình điều khiển: 110 111 - Vẽ mạch động lực và sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Dùng PLC của hãng Mitsubishi, hãng Omron viết chương trình - Mô hình bao gồm: hai máy bơm để bơm hóa chất vào, 1 máy bơm để hút hóa chất ra, một động cơ trộn hóa chất, 1 van xả hóa chất, 1 cảm biến báo hóa chất đầy, một cảm biến báo hóa chất trong bồn đã hết - Yêu cầu: Lập trình PLC điều khiển bồn trộn hóa chất từ 2 loại khác nhau hoạt động như sau: - Nhấn nút khởi động, bơm 1 và 2 là việc bơm 2 loại hóa chất vào bồn trộn, khi hóa - chất đã đầy thì 2 bơm ngưng và máy trộn họat động trong vòng 5 phút. Khi trộn xong - thì van xả và bơm 3 họat động bơm hoá chất để sử dụng. Khi sử dụng hết thì van xả và bơm 3 ngưng làm việc động thơi lúc đó bơm 1 và 2 họat động trở lại 112 cho chu kỳ mới. Nếu trong quá tình họat động có sự cố hoặc bấm nút dừng thì hệ thống sẽ dừng ngay. Quy định địa chỉ ngõ vào/ra: Ngõ vào Ngõ ra Địa chỉ Mô tả Đại chỉ Mô tả I0.0 ON Q0.0 Bơm 1(K1) I0.3 OFF Q0.1 Bơm 2(K2) I0.1 Cảm biến báo đầy Q0.2 Máy trộn(K3) I0.2 Cảm biến báo hết Q0.3 Bơm 3(K4) Q0.4 Van xả(Y) Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 113 114 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đề cương môđun/môn học nghề Sửa chữa thiết bị điện tử công nghiệp”, Dự án Giáo dục kỹ thuật và Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 2. Automatisieren mit sps - Guenter, Wellenreuther, Dieter Zastrow. nxb Viweg 3. Stuerung von - ELWE 4. Tự động hóa với simatic s7-200. Nguyễn Doãn Phước. nxb nông nghiệp 5.Kỹ thuật điều khiển lập trình. Trung tâm Việt Đức Trường ĐHSPKT