›
›

Giáo trình Điều khiển Logic lập trình

pdf 69 trang cucquyet12 3580
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điều khiển Logic lập trình", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_dieu_khien_logic_lap_trinh.pdf

Nội dung text: Giáo trình Điều khiển Logic lập trình

  1. MỤC LỤC Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 4 1.1. Khái niệm về điều khiển lập trình 4 1.2. Lịch sử phát triển của PLC . 5 1.3. Các hệ thống điều khiển cơng nghiệp . 5 1.4. Ưu nhược điểm của PLC 8 1.5. Phạm vi ứng dụng PLC 10 Chương 2: CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 11 2.1. Cấu trúc của một PLC . 11 2.2. Các khối của PLC 12 2.2.1. Đơn Vị ử L Trung T m . 12 2.2.2. Hệ Thống us . 12 2.2.3. ộ Nh 13 2.2.4. Các ng v ra I/O 14 2.2.5. ộ cung cấp nguồn 15 2.3. Các ng v ra v cách kết nối 15 2.4. ử l chương trình 19 2.4.1. Nhập dữ liệu v 19 2.4.2. Thực hiện chương trình 19 2.4.3. Truyền thơng v kiểm tra lỗi 20 2.4.4. Chuyển dữ liệu ra ng i 20 2.5. Phương pháp lập trình PLC 7-200 21 2.5.1. Phương pháp LA 21 2.5.2. Phương pháp Liệt kê lệnh (STL) 22 2.5.3. Phương pháp khối h m (FBD) 22 Chương 3: NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH 23 3.1. Các lệnh cơ bản 23 3.2. Các lệnh thời gian ( timer) v lệnh đếm (c unter) 28 3.2.1. Các lệnh điều khiển thời gian Timer 28 3.2.2. Các lệnh Đếm C unter 30 3.3. Các lệnh s sánh 33 1
  2. 3.4. Lệnh về cổng l gic 34 3.5. Các lệnh di chuyển nội dung ơ nh 36 3.6. Lệnh chuyển đổi dữ liệu 38 3.7. Lệnh tăng giảm một đơn vị 43 3.8. Các lệnh số học 47 3.9. Lệnh nhảy v lệnh gọi chương trình c n 52 Chương 4: Ử LÝ TÍN HIỆU ANALOG 54 4.1. Tín hiệu Anal g . . 54 4.2. Biểu diễn các giá trị Analog 54 4.3. Kết nối ngõ vào-ra Analog 55 4.4. Hiệu chỉnh tín hiệu Analog 57 4.5. Gi i thiệu về module analog PLC S7 200 60 Chương 5: MỘT SỐ BÀI TỐN ỨNG DỤNG 66 5.1. Khởi động động cơ a /Tam giác 66 5.2. Hệ thống trộn sơn tự động 66 5.3. Điều khiển mơ hình băng tải 67 5.4. Điều khiển mơ hinh đèn gia thơng ngã tư 68 T i liệu tham khả 69 2
  3. LỜI NĨI ĐẦU Tự động h á tr ng cơng nghiệp v d n dụng ng y c ng phát triển. ộ nã tr ng các hệ thống tự động h á l các bộ điều khiển lập trình. Việc học tập v tìm hiểu về các bộ điều khiển lập trình cũng như vận h nh nĩ ch tốt đang l nhu cầu cấp thiết ch các sinh viên ng nh kỹ thuật. Để đáp ứng được nhu cầu của sản xuất hiện nay tại các nh máy, khu cơng nghiệp thì một số mảng khi sinh viên ra trường vẫn chưa đáp ứng được; ví dụ như kỹ thuật điều khiển lập trình. Chính vì thế để trang bị ch inh viên kiến thức về kỹ thuật lập trình nên tập thể giá viên Kh a Điện – TĐH hết sức quan t m, b i giảng “Điều khiển l gic lập trình” đã được viết v i m ng muốn gĩp phần nhỏ v việc giảng dạy của giá viên Tổ Tự Động H á v tự học điều khiển lập trình của giá viên, học sinh, sinh viên quan t m về PLC họ imatic 7 – 200 của hãng IEMEN . Nội dung của b i giảng ba gồm: Chương 1: Đại cương về điều khiển lập trình Chương 2: Cấu trúc v phương thức h ạt động của PLC Chương 3: Ngơn ngữ lập trình Chương 4: ử l tín hiệu anal g Chương 5: Một số bài tốn ứng dụng Tr ng khi h n chỉnh nội dung b i giảng, các tác giả đã cố gắng rất nhiều để cĩ được nội dung ph ng phú, cách trình b y thuyết phục, tuy nhiên khơng tránh khỏi những thiếu sĩt. Chúng tơi mong muốn t i liệu n y ng y c ng được h n thiện hơn để phục vụ thật tốt các yêu cầu của bạn đọc v phù hợp v i xu thế phát triển nh trường đề ra. Rất m ng được những gĩp sửa đổi, bổ sung. Các kiến xin gửi về: Tổ tự động h á Kh a Điện – TĐH Trường Ca Đẳng Cơng nghiệp Phúc Yên Vĩnh Phúc, tháng 5 năm 2013 Các tác giả 3
  4. Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 1.1. Khái niệm về điều khiển lập trình Một hệ thống cơng nghiệp cĩ thể h ạt động được ba gồm các phần chính như l phần thu nhận thơng tin, xử l điều khiển v chấp h nh. Tín hiệu ở đầu v hệ thống sẽ được thu nhận bằng các thiết bị đ (sens r) v được chuẩn h á tương thích v i đầu v của phần xử l . Phần xử l l m nhiệm vụ nhận các thơng tin cần thiết, tính t án, xử l , ra quyết định điều khiển để tác động t i đầu ra điều khiển thơng qua chuyển đổi đầu ra. Tín hiệu ra từ phần xử l cĩ dạng số nên cần phải khuyếch đại, h ặc chuyển đổi dạng tín hiệu để điều khiển các thiết bị phần chấp h nh của hệ thống. Một hệ thống như vậy được c i l một hệ thống đ v điều khiển cơ bản. Tín hiệu v ộ xử l , Tín hiệu ra Chuyển tính tốn, Chuyển đổi đổi chuẩn ra quyết đầu ra hố định điều khiển Hình 1-1: Cấu trúc hệ thống đ - điều khiển cơ bản Để ch hệ thống h ạt động the m ng muốn, chúng ta cần phải lập trình ch kh u xử l tính t án, hay l viết các chương trình xử l , tính t án ch hệ thống the một quy luật l gic n đĩ. Việc thực hiện lập trình ch hệ thống sẽ được thơng qua một v i phần mềm được tích hợp các quy luật lập trình, hay gọi l ngơn ngữ lập trình để tạ nên các chương trình h ạt động ch hệ thống. Thuật ngữ: “Điều khiển lập trình” cĩ nghĩa l thực hiện việc lập trình, viết các chương trình để hệ thống l m việc the yêu cầu của c n người đặt ra. Trải qua các giai đ ạn phát triển của điều khiển cơng nghiệp, ch đến ng y nay, c n người đã tích hợp được những bộ điều khiển (c ntr ller) khá h n chỉnh. Việc lập trình ch hệ thống được thực hiện một cách dễ d ng thơng qua gia diện người – máy HMI (Human Machine Interface). Dịng sản phẩm cĩ tính năng điều khiển – lập trình cĩ tên l PLC (Pr grammable Logic Controller). Như vậy, PLC là bộ điều khiển cĩ khả năng thích ứng với nhiều chương trình khác nhau do người lập trình tải vào bộ nhớ. PLC được tích hợp tr ng đĩ phần nhận tín hiệu v , phần chuyển đổi v truyền tín hiệu, lưu v bộ nh , xử l tính t án v ra quyết định điều khiển thơng qua chuyển đổi tín hiệu ra v đầu ra của bộ điều khiển. Hệ thống điều khiển cĩ lập trình ba gồm gia diện người máy (h ặc máy tính, thiết bị lập trình), các mơ đun chuyển đổi v truyền thơng, PLC, các thiết bị phụ trợ, đ lường v chấp h nh. Tr ng đĩ, PLC l khối chức năng đặc biệt, chứa các tiếp điểm v /ra nối t i phần đệm cổng v /ra. Phần quan trọng của PLC l lưu các thuật t án tính t án điều khiển, lưu trữ chương trình Đĩ cũng l phần m nội dung của cuốn sách quan tâm nhiều nhất. 4
  5. 1.2. Lịch sử phát triển của PLC Trư c khi cĩ PLC đã cĩ những bộ điều khiển tự động bằng các mạch rơle-cơng tắc tơ h ặc các mạch rơ le số/tương tự khơng tiếp điểm. Các bộ điều khiển n y ng y nay được gọi l các bộ điều khiển cứng. Các bộ điều khiển cứng khi cần phải thay đổi h ặc mở rộng số lượng thiết bị, tiếp điểm tr ng hệ thống sẽ khĩ thực hiện vì phải thay đổi mạch cứng. đĩ người ta m ng muốn chế tạ được các bộ điều khiển linh h ạt hơn. Năm 1969, hãng sản xuất ơtơ GM đề xuất thiết kế các bộ điều khiển cĩ khả năng thích ứng v i nhiều chương trình điều khiển khác nhau v i các đặc điểm: 1. ễ d ng thay đổi được chương trình điều khiển 2. Đơn giản ch việc thay thế v sửa chữa. 3. Độ tin cậy ca s v i các bộ điều khiển cứng truyền thống. 4. Nhỏ gọn hơn s v i các bộ điều khiển thuyền thống. 5. ữ liệu v /ra cĩ thể được truyền t i phần điều khiển trung t m. 6. Giá th nh tốt hơn các bộ điều khiển rơ le. 7. ộ điều khiển cĩ tính năng mở. 8. Độ bền cơng nghiệp ca . tính thích ứng v i nhiều chương trình điều khiển, việc thay đổi chương trình dễ d ng v khơng địi hỏi những chuyên gia lập trình v điều khiển cĩ trình độ chuyên mơn ca nên bộ điều khiển kiểu n y ng y c ng hấp dẫn gi i điều khiển kỹ thuật, nĩ được phát triển v ứng dụng v nhiều ng nh cơng nghiệp v d n dụng. 1.3. Các hệ thống điều khiển cơng nghiệp 1.3.1. Hệ thống thu thập số liệu, giám sát và điều khiển (Supervisory Control And Data Aquirition - SCADA) Hệ thống điều khiển kiểu thu thập, giám sát v điều khiển CA A ra đời từ những năm 1980, song s ng v i việc ra đời các thiết bị l gic lập trình được (PLC). CA A chủ yếu sử dụng PLC để điều khiển hệ thống. CA A thích hợp ch việc quản l v điều khiển hệ thống sản xuất cỡ nhỏ v i cấu trúc cơ bản như sau: 5
  6. Hình 1-2: Cấu trúc hệ thống CA A Trong đĩ: - PC: Pr fessi nal C mputer (Máy tính chuyên dụng). - LAN: L cal Area Netw rk (Mạng máy tính nội bộ). - PLC: Pr grammable L gic C ntr ller ( ộ điều khiển l gic lập trình được). - I/O: Input/Output (Thiết bị v /ra). - UT: Unit Terminat r (Thiết bị đầu cuối – h ặc RTU-Remote Terminator Unit). - Si: ens r (Thiết bị đ lường). - Ai: Actuat r (Cơ cấu chấp h nh: Động cơ, van, rơ le, ). - Field bus: bus trường. Tr ng hệ thống n y, các bộ PLC thu thập số liệu, xử l kết quả đ v đưa ra quyết định điều khiển, đồng thời gửi kết quả đ về máy tính trung t m. Máy tính trung t m cĩ nhiệm vụ hiển thị kết quả đ v ch phép vận h nh hệ thống v i yêu cầu từ máy tính. Người điều khiển thơng qua b n phím v chuột cĩ thể điều khiển hệ thống, máy tính truyền lệnh điều khiển xuống PLC thơng qua các m dule v ra (I/O), hệ thống thực hiện các cơng đ ạn cần thiết để điều khiển quá trình sản xuất. Hệ thống kiểu n y giá th nh rẻ, thích hợp ch các hệ thống vừa v nhỏ. Tuy nhiên hạn chế ở chỗ: khĩ thực hiện ch hệ thống l n; khơng cĩ phần mềm chuyên dụng ch dự phịng; khả năng ch phép mở rộng các điểm đ bị hạn chế. 1.3.2. Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) Hệ C ( istributed C ntr l ystem) khắc phục được các nhược điểm của hệ CA A trên, đặc biệt l việc xử l tập trung thơng tin ở trung t m điều khiển, d đĩ lượng thơng tin truyền đi v kênh truyền sẽ rất l n địi hỏi phần xử l trung t m phải cĩ dung lượng cùng v i tốc độ ca l m ch t n hệ thống cồng kềnh phức tạp, chi phí l n. Cấu trúc của hệ C về cơ bản được bố trí như hình 1.3 sau đ y. 6
  7. Hình 1-3: Cấu trúc cơ bản của hệ C Ph n cấp của hệ thống như sau: Cấp tiếp xúc gần nhất v i đối tượng điều khiển: Gồm các cảm biến, M dule chuẩn h á tín hiệu, các van điều khiển, các M dule I/O, các M dule truyền thơng và các khối xử l trung t m của từng nhĩm tín hiệu v thường gọi l các khối xử l ph n tán. Tập hợp của nhĩm các thiết bị đĩ gọi l các thiết bị hiện trường. Cấp điều khiển cục bộ (L cal C ntr l): Gồm các M dule I/O, PLC, PC cơng nghiệp Cấp điều khiển giám sát: Gồm các máy tính v i gia diện quan sát l n, các bảng hiển thị thơng số l n, các thiết bị giám sát khác v máy in. Cấp n y cĩ nhiệm vụ giám sát, điều khiển, lưu giữ, in ấn, hiển thị tức thời (động) các sơ đồ cơng nghệ v các thơng số chính của quá trình sản xuất Cấp quản l : Gồm các máy tính được nối mạng, l m nhiệm vụ thống kê số liệu sản xuất, lập bảng biểu, lưu trữ, tính t án tối ưu quá trình sản xuất Hệ thống cĩ ưu điểm như sau: - Gia diện người dùng v các thơng tin hiển thị r r ng. - Cĩ chức năng dự phịng linh h ạt. - Cĩ thể thay đổi quy trình cơng nghệ bằng phần mềm tương đối dễ. - Tính năng tác động nhanh được cải thiện. - Độ ổn định khá ca . 7
  8. - Thuận tiện ch việc kết nối v i các hệ thống khác v dễ sử dụng. Tuy nhiên, nhược điểm của hệ thống: - Giá th nh đắt. - Yêu cầu kỹ thuật viên phải cĩ trình độ ca , hiểu biết về cơng nghệ C , PC, Controller, profibus, 1.3.3 Các hệ thống điển hình khác - Hệ thống tích hợp: Từ năm 1998 đến nay trên thị trường cơng nghệ quốc tế v tr ng nư c đã dần dần triển khai hệ thống điều khiển cơng nghiệp kiểu tích hợp v i tên gọi l Hệ thống thơng tin tích hợp (Integrated Inf rmati n ystems – II ). Hệ n y cĩ cấu trúc gần tương tự v i kiểu C nhưng được tích hợp nhiều chức năng hơn. Ng i chức năng điều khiển ph n tán v tính năng mở cịn cĩ chương trình điều khiển the quy trình cơng nghệ đảm bả sản xuất tối ưu. Trên hệ thống cịn tích hợp các chương trình tổ chức, lập kế h ạch sản xuất, tính t án lỗ lãi, marketing, thương mại điện tử, nhằm đem lại lợi nhuận ca ch sản xuất. - Các ứng dụng khác: Ng i những ứng dụng của PLC tr ng các hệ thống điều khiển cơng nghiệp v i quy mơ l n m chúng ta đã xét, PLC cịn cĩ thể ứng dụng v các cơng đ ạn tự động h á từng phần, từng mảng cơng việc khác nhau tuỳ từng điều kiện cụ thể về tính chất cơng việc, kinh tế, Chẳng hạn, PLC ứng dụng điều khiển h ạt động cửa tự động, tự động h á t nh , cầu thang máy, trạm trộn bê tơng, điều khiển gara tự động, điều khiển r b t, điều khiển đèn đường gia thơng, điều khiển hệ thống bá động, 1.4. Ưu nhược điểm của PLC Các điều kiện đưa ra để chế tạ PLC chính l các đặc điểm mang tính ưu việt của PLC s v i các bộ điều khiển truyền thống, tr ng đĩ ưu điểm l n nhất l khả năng thích ứng v i các chương trình điều khiển khác nhau của PLC. Tr ng PLC khi thay đổi chương trình điều khiển, d dùng các vi mạch để xử l thơng tin ch nên các ghép nối cần thiết tr ng quá trình lập chương trình điều khiển khơng phải l các ghép nối cơ học m l các ghép nối l gic được người lập trình tạ ra bằng phần mềm ( ftware) v được c i đặt v bộ nh . PLC cĩ tốc độ xử l ca , thường xử l một lệnh tr ng kh ảng thời gian 0,64s. Nĩ cịn l thiết bị tiêu tốn ít năng lượng s v i các bộ điều khiển truyền thống. Nĩ nhỏ, gọn, trọng lượng nhẹ, dễ d ng lắp đặt tr ng các tủ điều khiển, dễ d ng ghép nối v i các thiết bị khác của hệ thống. ử dụng PLC tr ng điều khiển tự động chúng ta dễ d ng thiết lập được sự tra đổi thơng tin v i các PLC khác thơng qua các mạng như Pr fibus P, LAN (L cal Area Network), Asi, Profinet. Tuy nhiên, hiện nay d chưa được chuẩn h á tr ng phạm vị quốc tế nên mỗi hãng sản xuất PLC lại đưa ra một ngơn ngữ lập trình riêng dẫn đến thiếu tính thống nhất t n cục. Ng y nay, PLC được sử dụng rộng rãi tr ng các hệ thống điều khiển nh máy, d y chuyền cơng nghệ sản xuất. Tr ng đĩ, v i các hệ thống cĩ quy mơ l n, người ta sử dụng nhiều PLC ghép nối v i nhau v được quản l giám sát bằng máy tính h ặc giám sát trực tiếp bằng m n hình tại các trạm. Đĩ l ưu điểm vượt trội về cơng nghệ điều khiển ph n 8
  9. tán. Hình 1.4 và hình 1.5 mơ tả khả năng nối mạng cơng nghiệp của bộ điều khiển lập trình. Hình 1-4: Khả năng nối mạng Pr fibus của PLC Hình 1-5: Khả năng quản l nhiều trạm của PLC 9
  10. 1.5. Phạm vi ứng dụng PLC Hiện nay PLC đã được ứng dụng th nh cơng tr ng nhiều lĩnh vực sản xuất cả tr ng cơng nghiệp v d n dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ cĩ chức năng đĩng mở (ON/OFF) thơng thường đến các ứng dụng ch các lĩnh vực phức tạp, địi hỏi tính chính xác ca , ứng dụng các thuật t án tr ng quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay ba gồm: - Hĩa học v dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân động tr ng ng nh hĩa - Chế tạ máy v sản xuất: Tự động h á tr ng chế tạ máy, c n động, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lị kim l ại - ột giấy, giấy, xử l giấy. Điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, cán, gia nhiệt - Thủy tinh v phim ảnh: quá trình đĩng gĩi, thử nghiệm vật liệu, c n đ ng, các kh u h n tất sản phẩm, đ cắt giấy . - Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm, kiểm tra sản phẩm, kiểm s át quá trình sản xuất, bơm (bia, nư c trái c y ), c n đ ng, đĩng gĩi, hịa trộn - Kim l ại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất lượng sản phẩm. - Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (ch quá trình đốt, xử l tr ng các turbin ), các trạm cần h ạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ). 10
  11. Chương 2 CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 2.1. Cấu trúc của một PLC Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm cĩ hai phần: Khối xử l trung t m (CPU: Central Pr cessing Unit : CPU) v hệ thống gia tiếp v /ra (I/0). Hình 2-1 : ơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình Khối xử l trung t m (CPU) gồm ba phần : ộ xử l , Hệ thống bộ nh v Hệ thống nguồn cung cấp. Hình 2-2 mơ tả 3 th nh phần của một CPU. Hình 2-2 : ơ đồ khối tổng quát của CPU 11
  12. 2.2. Các khối của PLC Hình 2-3 : Các th nh phần chức năng chính của một PLC 2.2.1. Đơn Vị ử L Trung Tâm (CPU - Central Processing Unit) CPU điều khiển các h ạt động bên tr ng PLC. ộ xử l sẽ đọc v kiểm tra chương trình được chứa tr ng bộ nh , sau đĩ sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh tr ng chương trình, sẽ đĩng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ng ra ấy được phát t i các thiết bị liên kết để thực thi. V t n bộ các h ạt động thực thi đĩ đều phụ thuộc v chương trình điều khiển được lưu giữ tr ng bộ nh . 2.2.2. Hệ Thống us Hệ thống us l tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song Address us: us địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các M dul khác nhau. ata us: us dùng để truyền dữ liệu. C ntr l us: us điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì v điều khiển đồng bộ các h ạt động tr ng PLC. Tr ng PLC các số liệu được tra đổi giữa bộ vi xử l v các m dul v ra thơng qua ata us. Address us v ata us gồm 8 đường, ở cùng thời điểm ch phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay s ng s ng. Nếu một m dul đầu v nhận được địa chỉ của nĩ trên Address us, nĩ sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu v của nĩ v ata us. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address us, m dul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ ata bus. C ntr l us sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển v the d i chu trình h ạt động của PLC. 12
  13. Các địa chỉ v số liệu được chuyển lên các us tương ứng tr ng một thời gian hạn chế. Hệ thống us sẽ l m nhiệm vụ tra đổi thơng tin giữa CPU, bộ nh v I/O . ên cạch đĩ, CPU được cung cấp một xung Cl ck cĩ tần số từ 18 MH . ung n y quyết định tốc độ h ạt động của PLC v cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. 2.2.3. ộ Nh PLC thường yêu cầu bộ nh tr ng các trường hợp: - L m bộ định thời ch các kênh trạng thái I/O. - L m bộ đệm trạng thái các chức năng tr ng PLC như định thời, đếm, ghi các Relay. Mỗi lệnh của chương trình cĩ một vị trí riêng tr ng bộ nh , tất cả mọi vị trí tr ng bộ nh đều được đánh số, những số n y chính l địa chỉ tr ng bộ nh . Địa chỉ của từng ơ nh sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên tr ng bộ vi xử l . ộ vi xử l sẽ giá trị tr ng bộ đếm n y lên một trư c khi xử l lệnh tiếp the . V i một địa chỉ m i, nội dung của ơ nh tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình n y được gọi l quá trình đọc . ộ nh bên tr ng PLC được tạ bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch n y cĩ khả năng chứa 2000 16000 dịng lệnh, tuỳ the l ại vi mạch. Tr ng PLC các bộ nh như RAM, EPROM đều được sử dụng. - RAM (Rand m Access Mem ry ) cĩ thể nạp chương trình, thay đổi hay x á bỏ nội dung bất kỳ lúc n . Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuơi bị mất . Để tránh tình trạng n y các PLC đều được trang bị một pin khơ, cĩ khả năng cung cấp năng lượng dự trữ ch RAM từ v i tháng đến v i năm. Tr ng thực tế RAM được dùng để khởi tạ v kiểm tra chương trình. Khuynh hư ng hiện nay dùng CMO RAM nhờ khả năng tiêu thụ năng lượng thấp v tuổi thọ l n. - EPROM (Electrically Pr grammable Read Only Mem ry) l bộ nh m người sử dụng bình thường chỉ cĩ thể đọc chứ khơng ghi nội dung v được. Nội dung của EPROM khơng bị mất khi mất nguồn, nĩ được gắn s n tr ng máy, đã được nh sản xuất nạp v chứa hệ điều h nh s n. Nếu người sử dụng khơng muốn mở rộng bộ nh thì chỉ dùng EPROM gắn bên tr ng PLC. Trên PG (Pr grammer) cĩ s n chỗ ghi v x á EPROM. Mơi trường ghi dữ liệu thứ ba l đĩa cứng h ặc đĩa mềm, được sử dụng tr ng máy lập trình. Đĩa cứng h ặc đĩa mềm cĩ dung lượng l n nên thường được dùng để lưu những chương trình l n tr ng một thời gian d i. Kích thư c bộ nh : - Các PLC l ại nhỏ cĩ thể chứa từ 300 1000 dịng lệnh tuỳ v cơng nghệ chế tạ . - Các PLC l ại l n cĩ kích thư c từ 1K 16K, cĩ khả năng chứa từ 2000 16000 dịng lệnh. Ng i ra cịn ch phép gắn thêm bộ nh mở rộng như RAM, EPROM. 13
  14. Hình 2-4: Minh họa h ạt động của PLC khi ghép nối v i thiết bị ng ại vi. 2.2.4. Các ng và ra I/O: Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối v các m dule v (các đầu v của PLC), các cơ cấu chấp h nh được nối v i các m dule ra (các đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC cĩ điện áp h ạt động bên tr ng l 5V, tín hiệu xử l l 12/24V C h ặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O cĩ duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bởi các đèn LE trên PLC, điều n y l m ch việc kiểm tra h ạt động nhập xuất trở nên dễ d ng v đơn giản. 14
  15. ộ xử l đọc v xác định các trạng thái đầu v (ON, OFF) để thực hiện việc đĩng hay ngắt mạch ở đầu ra. 2.2.5. ộ cung cấp nguồn (P wer Supply, PS) P cĩ vai trị biến đổi v ổn định nguồn nuơi (thơng thường 5V ch CPU) v các th nh phần chức năng khác từ một nguồn x ay chiều (110V, 220V, ) h ặc một chiều (12V, 24V, ). ên cạnh các th nh phần chính nêu trên, một hệ thống PLC cĩ thể cĩ các th nh phần chức năng khác như ghép nối mở rộng, điều khiển chuyên dụng v xử l truyền thơng. 2.3. Các ngõ và ra và cách kết nối Các ngõ vào, ra của PLC cần thiết để điều khiển và giám sát quá trình điều khiển. Các ngõ vào và ra cĩ thể được phân thành 2 loại cơ bản: số (Digital) và tương tự (analog). Hầu hết các ứng dụng sử dụng các ngõ vào/ra số. Trong bài này chỉ đề cập đến việc kết nối các ngõ vào/ra số v i ngoại vi, cịn đối v i ngõ vào/ra tương tự sẽ trình bày ở phần sau. Đối v i bộ điều khiển lập trình họ S7-200, hãng Siemens đã đưa ra rất nhiều loại CPU v i điện áp cung cấp cho các ngõ vào ra khác nhau. Tùy thuộc từng loại CPU mà ta cĩ thể nối dây khác nhau. Việc thực hiện nối dây cho CPU cĩ thể tra cứu sổ tay kèm theo của hãng sản xuất. 2.3.1. Nối nguồn cung cấp cho CPU Tùy theo loại và họ PLC mà các CPU cĩ thể là khối riêng hoặc cĩ đặt s n các ngõ vào và ra cũng như một số chức năng đặc biệt khác. Hầu hết các PLC họ S7-200 được nhà sản xuất lắp đặt các khâu vào, khâu ra và CPU trong cùng một vỏ hộp. Nhưng nguồn cung cấp cho các khâu này hồn tồn độc lập nhau. Nguồn cung cấp cho CPU của họ S7-200 cĩ thể là: Xoay chiều: 20 29 VAC , f = 47 63 Hz; 85 264 VAC, f = 47 63 Hz Một chiều: 20,4 28,8 VDC 2.3.2. Kết nối các ngõ vào số v i ngoại vi Các ngõ vào của PLC cĩ thể được chế tạo là một khối riêng, hoặc kết hợp v i các ngõ ra chung trong một khối hoặc được tích hợp trên khối CPU. Trong trường hợp nào cũng vậy, các ngõ vào cũng phải được cung cấp nguồn riêng v i cấp điện áp tùy thuộc vào loại ngõ vào. Cần lưu ý trong một khối ngõ vào cũng như các ngõ vào được tích hợp s n trên CPU cĩ thể cĩ các nhĩm được cung cấp nguồn độc lập nhau. Vì vậy cần lưu ý khi cấp nguồn cho các nhĩm này. Nguồn cung cấp cho các khối vào của họ S7-200 cĩ thể là: Xoay chiều: 15 35 VAC , f = 47 63 Hz; dịng cần thiết nhỏ nhất 4mA 79 135 VAC, f = 47 63 Hz; dịng cần thiết nhỏ nhất 4mA Một chiều: 15 30 VDC; dịng cần thiết nhỏ nhất 4mA Sơ đồ mạch điện bên trong của các ngõ vào được cho như hình sau 15
  16. a) b) Hình 2-5: a) Mạch điện của 1 ngõ vào số sử dụng nguồn cung cấp DC b) Mạch điện của 1 ngõ vào số sử dụng nguồn cung cấp AC Tùy theo yêu cầu mà cĩ thể quyết định sử dụng loại ngõ vào nào. + Ngõ vào DC: - Điện áp DC thường thấp do đĩ an tồn hơn. - Đáp ứng ngõ vào DC rất nhanh. - Điện áp DC cĩ thể được kết nối v i nhiều phần tử hệ thống điện. + Ngõ vào AC: - Ngõ vào AC yêu cầu cần phải cĩ thời gian. Ví dụ đối v i điện áp cĩ tần số 50 Hz phải yêu cầu thời gian đến 1/50 giây m i nhận biết được. - Tín hiệu AC ít bị nhiễu hơn tín hiệu DC, vì vậy chúng thích hợp v i khoảng cách l n và mơi trường nhiễu (từ). - Nguồn AC kinh tế hơn. - Tín hiệu AC thường được sử dụng trong các thiết bị tự động hiện hữu. Đối v i các ngõ vào số, khi kết nối v i ngoại vi, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt thì thơng thường mỗi một ngõ vào được kết nối v i một bộ tạo tín hiệu nhị phân như: nút nhấn, cơng tắc, cảm biến tiếp cận. Trong ví dụ hình 2.6 a cĩ 3 ngõ vào, một là nút nhấn thường hở, hai là tiếp điểm của rơ le nhiệt, và ba là cảm biến tiếp cận v i ngõ ra là rơle. Cả ba bộ tạo tín hiệu này được cung cấp bởi một nguồn 24VDC. Khi tiếp điểm hở hoặc cảm biến phát tín hiệu “0” thì khơng cĩ điện áp tại các ngõ vào. Nếu các tiếp điểm được đĩng lại hoặc cảm biến phát tín hiệu “1” thì ngõ vào được cấp điện. 16
  17. Hình 2-6: Kết nối ngõ vào v i ngoại vi là nút nhấn và cảm biến cĩ ngõ ra là rơ le, PNP và NPN 2.3.3. Kết nối các ngõ ra số v i ngoại vi Các ngõ ra của PLC cĩ thể được chế tạo là một khối riêng, hoặc kết hợp v i các ngõ ra chung trong một khối hoặc được tích hợp trên khối CPU. Trong trường hợp nào cũng vậy, các ngõ ra cũng phải được cung cấp nguồn riêng v i cấp điện áp tùy thuộc vào loại ngõ ra. Cần lưu ý trong một khối ra cũng như các ngõ ra được tích hợp s n trên CPU cĩ thể cĩ các nhĩm được cung cấp nguồn độc lập nhau. Vì vậy cần lưu ý khi cấp nguồn cho các nhĩm này. Nguồn cung cấp cho các khối ra của họ S7-200 cĩ thể là: Xoay chiều: 20 264 VAC , f = 47 63 Hz; Một chiều: 5 30 VDC đối v i ngõ ra rơ le; 20.4 28.8 VDC đối v i ngõ ra transistor; Các khối ra tiêu chuẩn của PLC thường cĩ 8 đến 32 ngõ ra theo cùng loại và cĩ dịng định mức khác nhau. Ngõ ra cĩ thể là rơ le, transistor hoặc triac. Rơ le là ngõ ra linh hoạt nhất. Chúng cĩ thể là ngõ ra AC và DC. Tuy nhiên đáp ứng của ngõ ra rơ le chậm, giá thành cao và bị hư hỏng sau vài triệu lần đĩng cắt. Cịn ngõ ra transistor thì chỉ sử dụng v i nguồn cung cấp là DC và ngõ ra triac thì chỉ sử dụng được v i nguồn AC. Tuy nhiên đáp ứng của các ngõ ra này nhanh hơn. Sơ đồ mạch điện bên trong của các ngõ ra được cho như hình 2.7 17
  18. Cần chú ý khi thiết kế hệ thống cĩ cả hai loại ngõ ra AC và DC. Nếu nguồn AC nối vào ngõ ra DC là transistor, thì chỉ cĩ bán kỳ dương của chu kỳ điện áp được sử dụng và do đĩ điện áp ra sẽ bị giảm. Nếu nguồn DC được nối v i ngõ ra AC là triac thì khi cĩ tín hiệu cho ngõ ra, nĩ sẽ luơn luơn cĩ điện cho dù cĩ điều khiển tắt bằng PLC. Đối v i các ngõ ra số, khi kết nối v i ngoại vi, ngoại trừ các trường hợp đặc biệt thì thơng thường mỗi một ngõ ra được kết nối v i một đối tượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân như: đèn báo, cuộn dây rơ le, chuơng báo . . Hình 2.8 minh họa cách kết nối dây các ngõ ra PLC v i các cơ cấu chấp hành. Hình 2- 8: Cách kết nối dây các ngõ ra PLC v i các cơ cấu chấp hành. 18
  19. Hình 2.8a là một ví dụ cho các khối ra sử dụng 24VDC v i mass chung. Tiêu biểu cho loại này là ngõ ra transistor. Trong ví dụ này các ngõ ra được kết nối v i tải cơng suất nhỏ là đèn báo và cuộn dây rơ le. Quan sát mạch kết nối này, đèn báo sử dụng nguồn cung cấp là 24VDC. Nếu ngõ ra .6 ở mức l gic “1” (24V C) thì dịng sẽ chảy từ ngõ ra .6 qua đèn H1 và xuống Mass (M), đèn sáng. Nếu ngõ ra ở mức l gic “0” (0V), thì đèn H1 tắt. Nếu ngõ ra .4 ở mức l gic “1” thì cuộn dây rơ le cĩ điện, làm tiếp điểm của nĩ đĩng lại cung cấp điện 220 VAC cho động cơ. Hình 2.8b là một ví dụ ngõ ra rơ le sử dụng nguồn cấp là 24 VDC, và hình 2.8c là ví dụ ngõ ra triac sử dụng nguồn xoay chiều 24 Vac. Một chú ý quan trọng khi kết nối các ngõ ra cần tra cứu sổ tay khối ngõ ra hiện cĩ để cĩ được thơng tin chính xác tránh được những sự cố đáng tiếc xảy ra. 2.4. ử l chương trình PLC thực hiện xử l chương trình the chu trình lặp. Mỗi vịng lặp được gọi l vịng quét (scan). Mỗi vịng quét được bắt đầu bằng giai đ ạn đọc dữ liệu từ các cổng v vùng bộ đệm ả , tiếp the l giai đ ạn thực hiện chương trình. Tr ng từng vịng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên v kết thúc bằng lệnh kết thúc (MEN ). au giai đ ạn thực hiện chương trình l giai đ ạn truyền thơng nội bộ v kiểm lỗi. Vịng quét được kết thúc bằng giai đ ạn chuyển các nội dung của bộ đệm ả t i các cổng ra 2.4.1. Nhập dữ liệu và Ngay tại đầu vịng quét, các dữ liệu tại cổng v số đã được CPU chuyển t i bộ đệm v số (pr cess image input register). Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh v thơng thường lệnh khơng l m việc trực tiếp v i cổng v số m chỉ thơng qua bộ đệm ả của cổng tr ng vùng nh tham số. CPU khơng thể tự động truy nhập dữ liệu tại các cổng v tương tự, m truy nhập trực tiếp bằng lệnh v của chương trình. 2.4.2. Thực hiện chương trình Tr ng mỗi vịng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên v kết thúc bằng lệnh cuối cùng. Khi gặp lệnh v /ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ ch dừng mọi cơng việc khác ngay cả chương trình xử l ngắt, để thực hiện lệnh n y một cách trực tiếp v i cổng v ra. Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình c n tương ứng v i từng tín hiệu ngắt được s ạn thả v c i đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử l ngắt chỉ được thực hiện tr ng vịng quét khi xuất hiện tín hiệu bá ngắt v cĩ thể xẩy ra ở bất cứ thời điểm n tr ng vịng quét. 19
  20. 2.4.3. Truyền thơng và kiểm tra lỗi Việc truyền thơng giữa bộ đệm ả v i ng ại vi tr ng các giai đ ạn 1 v 4 d CPU quản l . Tr ng suốt giai đ ạn n y của mỗi vịng quét, CPU sẽ kiểm tra chương trình, bộ nh chương trình cũng như trạng thái của các mơ đun v ra 2.4.4. Chuyển dữ liệu ra ng ài Cuối mỗi vịng quét nội dung của bộ đệm ra số (pr cess image utput register) lại được CPU chuyển t i cổng số. Tương tự CPU khơng l m việc trực tiếp v i cổng ra số m cũng chỉ thơng qua bộ đệm ả , nhưng việc truy nhập cổng ra tương tự lại được CPU thực hiện trực tiếp. Ví dụ: Minh h ạ chu kỳ quét của CPU CPU sẽ kiểm tra tình trạng cổng v v cổng ra tr ng mỗi chu kỳ. Những dữ liệu nhị ph n của mơ đun v /ra được lưu trữ v các cùng nh riêng biệt của các bộ đệm ả của cổng v /ra. ộ đệm cổng v : nằm tr ng vùng nh của CPU. Nĩ lưu trữ tình trạng tín hiệu của tất cả các cổng v . ộ đệm cổng ra: chứa tất cả các giá trị của cổng ra l kết quả của quá trình xử l chương trình. Chúng được chuyển t i cổng ra v cuối chu trình. Đầu tiên CPU sẽ kiểm tra tình trạng những tín hiệu ở đầu v v cập nhật bộ đệm cổng v . au đĩ thực hiện chương trình the từng lệnh. V cuối cùng l ghi các giá trị từ bộ đệm cổng ra đến các mơ đun cổng ra. 20
  21. 2.5. Phương pháp lập trình PLC S7-200 PLC 7-200 biểu diễn một mạch l gic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương trình ba gồm một dãy các tập lệnh. PLC 7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên v kết thúc ở lập trình cuối tr ng một vịng quét (scan). Một vịng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu v , v sau đĩ thực hiện chương trình. Vịng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trư c khi bắt đầu một vịng quét tiếp the , PLC 7-200 thực thi các nhiệm vụ bên tr ng v nhiệm vụ truyền thơng. Chu trình thực hiện chương trình l chu trình lặp. Đối v i thiết bị điều khiển lập trình PLC 7 - 200, ta khơng thể lập trình trực tiếp ngay trên nĩ được m phải lập trình gián tiếp bằng cách sử dụng một tr ng những phần mềm sau đ y : - STEP 7 – Micro/DOS - STEP 7 – Micro/WIN Những phần mềm n y đều cĩ thể c i đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx h ặc các máy tính cá nh n (PC). Cơng việc lập trình l ta sử dụng máy tính để tiến h nh lắp ghép các lệnh cơ bản lại v i nhau nhằm thỏa mãn những yêu cầu đề ra của quy trình cơng nghệ rồi sau đĩ m i chuyển v PLC để điều khiển. Đối v i các thiết bị lập trình của iemens nĩi chung v thiết bị PLC 7 – 200 nĩi riêng thì cĩ 3 ngơn phương pháp(ngơn ngữ) lập trình cơ bản thích hợp v i những người cĩ thĩi quen lập trình khác nhau, đĩ l : - Ngơn hình thang LAD (Ladder Logic) - Ngơn ngữ liệt kê lệnh STL (Statement List) - Ngơn ngữ khối h m F (Function Block Diagram) 2.5.1. Phương pháp LAD LA l một ngơn ngữ lập trình bằng đồ họa, những th nh phần cơ bản dùng tr ng LA tương ứng v i các th nh phần của bảng điều khiển bằng rơle. Tr ng chương trình LA , các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh l gic như sau: - Tiếp điểm: l biểu tượng ( ymb l) mơ tả các tiếp điểm của rơ le. Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thương đĩng - Cuộn d y (coil):   l biểu tượng mơ tả rơle, được mắc the chiều dịng điện cung cấp ch rơ le. - Hộp ( x): l biểu tượng mơ tả các h m khác nhau, nĩ l m việc khi cĩ dịng điện chạy đến hộp. Những dạng h m thường được biểu diễn bằng hộp l các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (c unter) v các h m t án học. Cuộn d y v các hộp phải mắc đúng chiều dịng điện. - Mạng LAD: L đường nối các phần tử th nh một mạch h n thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái l d y pha, đường nguồn bên phải l d y trung tính v cũng l đường trở về nguồn cung cấp (thường khơng được thể hiện khi dùng chương trình TEP 7 MICRO / O h ặc TEP 7 – MICRO/ IN. ịng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến đĩng các cuộn d y h ặc các hộp trở về bên phải nguồn. 21
  22. 2.5.2. Phương pháp Liệt kê lệnh (STL) Phương pháp liệt kê lệnh ( TL) l phương pháp thể hiện chương trình dư i dạng tập hợp các c u lệnh. Mỗi c u lệnh tr ng chương trình biểu diễn một chức năng của PLC. Phương pháp lập trình LA phù hợp ch những người lập trình quen suy luận về kỹ thuật, cịn TL phù hợp ch người lập trình quen suy luận về tin học. 2.5.3. Phương pháp khối hàm (FBD) Đ y cũng l một ngơn ngữ đồ họa d nh ch người cĩ thĩi quen thiết kế mạch điều khiển số. Tuy nhiên, d tính chất đặc thù của ngơn ngữ l bắt đầu thiết kế từ đầu ra sau đĩ đi ngược trở lại để tìm đầu v nên khĩ ch b i t án cĩ nhiều đầu ra. đĩ ngơn ngữ n y ít được dùng s v i 2 ngơn ngữ trên. Nhận xét: TL l ngơn ngữ mạch nhất tr ng 3 l ại ngơn ngữ trên. Một chương trình viết trên LA h ặc F cĩ thể chuyển sang được TL, nhưng ngược lại thì cĩ thể khơng. Tr ng TL cĩ nhiều lệnh khơng cĩ tr ng LA h ặc F . 22
  23. Chương 3 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH 3.1. Các lệnh cơ bản 3.1.1. Lệnh và /ra - LOAD (LD) : Lệnh L nạp giá trị l gic của một tiếp điểm v tr ng bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị cịn lại tr ng ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit. T án hạng gồm I, Q, M, M, V, C, T. o ạng LA : Tiếp điểm thường mở sẽ đĩng nếu I0.0 =1 o ạng TL : LD I0.0 = Q0.0 - LOAD NOT (LDN) : Lệnh L N nạp giá trị l gic của một tiếp điểm v tr ng bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị cịn lại tr ng ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit. T án hạng gồm : I, Q, M, M, V, C, T. o ạng LA : Tiếp điểm thường đĩng sẽ mở khi I0.0 =1 o ạng TL : L N I0.0 = Q0.0 - OUTPUT (=) : Lệnh sa chép nội dung của bit đầu tiên tr ng ngăn xếp v bit được chỉ định tr ng lệnh. Nội dung ngăn xếp khơng bị thay đổi. T án hạng ba gồm : I,Q,M, M,T,C (bit) o Mơ tả lệnh OUTPUT bằng LA như sau : Nếu I0.0 = 1 thì Q0.0 sẽ lên 1 (cuộn d y nối v i ng ra Q0.0 cĩ điện) o ạng TL : Giá trị l gic I0.0 được đưa v bit đầu tiên của ngăn xếp, v bit n y được sa chép v bit ng ra Q0.0 . LD I0.0 = Q0.0 23
  24. 3.1.2. Các lệnh ghi/xĩa giá trị ch tiếp điểm - SET (S) : Lệnh dùng để đĩng các điểm gián đ ạn đã được thiết kế. Tr ng LA , l gic điều khiển dịng điện đĩng các cuộn d y đầu ra. Khi dịng điều khiển đến các cuộn d y thì các cuộn d y đĩng các tiếp điểm. Tr ng TL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến các điểm thiết kế. Nếu bit n y cĩ giá trị bằng 1, các lệnh sẽ đĩng 1 tiếp điểm h ặc một dãy các tiếp điểm (gi i hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp khơng bị thay đổi bởi các lệnh n y. o ạng LA : đĩng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ -bit, Tốn hạng ba gồm I, Q, M, M,T, C,V (bit) o ạng TL : Ghi giá trị l gic v một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ -bit LD I0.0 S Q0.0, 5 - RESET (R) : Lệnh dùng để ngắt các điểm gián đ ạn đã được thiết kế. Tr ng LA , l gic điều khiển dịng điện ngắt các cuộn d y đầu ra. Khi dịng điều khiển đến các cuộn d y thì các cuơn d y mở các tiếp điểm. Tr ng TL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến các điểm thiết kế. Nếu bit n y cĩ giá trị bằng 1, các lệnh R sẽ ngắt 1 tiếp điểm h ặc một dãy các tiếp điểm (gi i hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp khơng bị thay đổi bởi các lệnh n y. o ạng LA : ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ -bit. Nếu -bit lại chỉ v Timer h ặc C unter thì lệnh sẽ x á bit đầu ra của Timer/ C unter đĩ .T án hạng ba gồm I, Q, M, M,T, C,V (bit) o ạng TL : xĩa một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ -bit. Nếu -bit lại chỉ v Timer h ặc C unter thì lệnh sẽ x á bit đầu ra của Timer/C unter đĩ. LD I0.0 R Q0.0, 10 3.1.3. Các lệnh l gic đại số lean Các lệnh tiếp điểm đại số lean ch phép tạ lập các mạch l gic (khơng cĩ nh ). Tr ng LAD các lệnh n y được biểu diễn thơng qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếp hay s ng s ng các tiếp điểm thường đĩng hay các tiếp điểm thường mở. Tr ng TL cĩ thể sử dụng lệnh A (AN ) v O (OR) ch các h m hở h ặc các lệnh AN (AN NOT), ON (OR NOT) ch các hàm kín. Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc v từng lệnh. - AND (A) : 24
  25. ạng LA : ạng TL : LD I0.0 A I0.1 = Q0.0 - AND NOT(AN) : ạng LA : ạng TL : LD I0.0 AN I0.1 = Q0.0 - OR (O): ạng LA : ạng TL : LD I0.0 O I0.1 = Q0.0 - OR NOT (ON): ạng LA : ạng TL : LD I0.0 ON I0.1 = Q0.0 Ng i những lệnh l m việc trực tiếp v i tiếp điểm, 7-200 cịn cĩ 5 lệnh đặc biệt biểu diễn các phép tính của đại số lean ch các bit tr ng ngăn xếp, được gọi l lệnh stack l gic. Đĩ l các lệnh AL (AN L ad), OL (OR L ad), LP (L gic Push), LR (L gic Read) v LPP (L gic P p). Lệnh stack l gic được dùng để tổ hợp, sa chụp h ặc x á các mệnh đề l gic. LA khơng cĩ bộ đếm d nh ch tack l gic. TL sử dụng các lệnh stack l gic để thực hiện phương trình tổng thể cĩ nhiều biểu thức c n v được biểu diển như sau: - AND LOAD (ALD) : ạng LA : ạng STL : LD I0.0 LD I0.1 O Q0.0 ALD = Q0.0 25
  26. - OR LOAD (OLD) : ạng LA : ạng TL : LD I0.0 A I0.1 O Q0.0 = Q0.0 - LOGIC PUSH (LPS), LOGIC READ (LRD) , LOGIC POP (LPP) : ạng LA : ạng TL: LD I0.0 LPS LD I0.1 O Q0.0 ALD = Q0.0 LRD LD I0.2 O Q0.1 ALD = Q0.1 LPP A I0.3 = Q0.2 Ý nghĩa của các lệnh : Lệnh Mơ tả T án hạng ALD Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên v thứ hai của ngăn xếp Khơng cĩ (And load) bằng phép tính l gic AN . Kết quả ghi lại v bit đầu tiên. Giá trị cịn lại của ngăn xếp được ké lên một bit. OLD Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên v thứ hai của ngăn xếp Khơng cĩ (Or load) bằng phép tính l gic OR. Kết quả ghi lại v bit đầu tiên. Giá trị cịn lại của ngăn xếp được ké lên một bit. LPS Lệnh L gic Push (LP ) sa chụp giá trị của bit đầu tiên Khơng cĩ (Logic v bit thứ hai tr ng ngăn xếp. Giá trị cịn lại bị đẩy xuống Push) một bit. it cuối cùng bị đẩy ra khỏi ngăn xếp. LRD Lệnh sa chép giá trị của bit thứ hai v bit đầu tiên tr ng Khơng cĩ (Logic read) ngăn xếp. Các giá trị cịn lại của ngăn xếp giữ nguyên vị trí 26
  27. Ví dụ : Viết chương trình điều khiển động cơ bằng PLC. Lập trình LA : Ghi chú : I0.0 : Nút nhấn dừng I0.1 : Nút nhấn mở Q0.0 : Cuộn d y KĐT Q0.0 : Tiếp điểm duy trì 3.1.4. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt - Tiếp điểm đả , tác động cạnh xuống, tác động cạnh lên : NOT N P Cĩ thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái của xung (sườn xung) v đả lại trạng thái của dịng cung cấp (giá trị đỉnh của ngăn xếp). LA sử dụng các tiếp điểm đặc biệt n y để tác động v dịng cung cấp. Các tiếp điểm đặc biệt khơng cĩ t án hạng riêng của chính chúng vì thế phải đặt chúng phía trư c cuộn d y h ặc hộp đầu ra. Tiếp điểm chuyển tiếp dương/ m (các lệnh sườn trư c v sườn sau) cĩ nhu cầu về bộ nh bởi vậy đối v i CPU 214 cĩ thể sử dụng nhiều nhất l 256 lệnh. Ví dụ: ạng LA : ạng TL : LD I0.0 EU = Q0.0 LD I0.0 ED = Q0.1 LD I0.0 NOT = Q0.2 iểu đồ thời gian : I0.0 Q0.0 Q0.2Q0.1 Q0.2 Q0.1 27
  28. - Tiếp điểm tr ng vùng nh đặc biệt : o SM0.1 : Vịng quét đầu tiên tiếp điểm n y đĩng, kể từ vịng quét thứ hai thì mở ra v giữ nguyên tr ng suốt quá trình họat động. o SM0.0 : Ngược lại v i M0.1, vịng quét đầu tiên thì mở nhưng từ vịng quét thứ hai trở đi thì đĩng. o SM0.4 : Tiếp điểm tạ xung v i nhịp xung v i chu kỳ l 1 phút. o SM0.5 : Tiếp điểm tạ xung v i nhịp xung v i chu kỳ l 1s 3.1.5. Các lệnh can thiệp và thời gian vịng quét MEND, END, STOP, NOP, WDR Các lệnh n y được dùng để kết thúc chương trình đang thực hiện, v ké d i một kh ảng thời gian của một vịng quét. Trong LAD v TL chương trình phải được kết thúc bằng lệnh kết thúc khơng điều kiện MEN . Cĩ thể sử dụng lệnh kết thúc cĩ điều kiện EN trư c lệnh kết thúc khơng điều kiện. Lệnh TOP kết thúc chương trình, nĩ chuyển điều khiển chương trình đến chế độ TOP. Nếu gặp lệnh TOP tr ng chương trình chính, h ặc tr ng chương trình c n thì chương trình đang thực hiện sẽ kết thúc ngay lập tức. Lệnh rỗng NOP khơng cĩ tác dụng gì tr ng việc thực hiện chương trình. Lệnh R sẽ khởi động lại đồng hồ quan sát (watchdog timer ), và chương trình tiếp tục được thực hiện tr ng vịng quét ở chế độ quan sát, cẩn thận khi sử dụng lệnh R. 3.2. Các lệnh thời gian ( timer) và lệnh đếm (c unter) 3.2.1. Các lệnh điều khiển thời gian Timer Timer l bộ tạ thời gian trễ giữa tín hiệu v v tín hiệu ra nên tr ng điều khiển vẫn thường được gọi l kh u trễ. Nếu k hiệu tín hiệu (l gic) v l x(t) v thời gian trễ tạ ra bằng Timer l  thì tín hiệu đầu ra của Timer đĩ sẽ l x(t – ) S7-200 cĩ 64 bộ Timer (v i CPU 212) h ặc 128 Timer (v i CPU 214) được chia l m hai l ại khác nhau: - Timer tạ thời gian trễ khơng cĩ nh (On- elay Timer), k hiệu l TON. - Timer tạ thời gian trễ cĩ nh (Retentive On- elay Timer), k hiệu TONR. Hai kiểu Timer của 7-200 (TON v TONR) ph n biệt v i nhau ở phản ứng của nĩ đối v i trạng thái đầu v . Cả hai Timer kiểu TON v TONR cùng bắt đầu tạ thời gian trễ tín hiệu kể từ thời điểm cĩ sườn lên ở tín hiệu đầu v , tức l khi tín hiệu đầu v chuyển trạng thái l gic từ 0 lên 1, được gọi l thời gian Timer được kích, và khơng tính kh ảng thời gian khi đầu v cĩ giá trị l gic 0 v thời gian trễ tín hiệu đặt trư c. Khi đầu v cĩ giá trị l gic bằng 0, TON tự động reset cịn TONR thì khơng. Timer TON được dùng để tạ thời gian trễ tr ng một kh ảng thời gian (miền liên thơng), cịn v i TONR thời gian trễ sẽ được tạ ra tr ng nhiều kh ảng thời gian khác nhau. Timer TON v TONR ba gồm 3 l ại v i ba độ ph n giải khác nhau, độ ph n giải 1ms, 10ms v 100ms. Thời gian trễ  được tạ ra chính l tích của độ ph n giải của bộ Timer được chọn v giá trị đặt trư c ch Timer. Ví dụ Timer cĩ độ ph n giải 10ms v giá trị đặt trư c 50 thì thời gian trễ l 500ms. 28
  29. Độ ph n giải các l ại Timer của 7-200, l ại CPU 214, được trình b y tr ng bảng bên dư i. Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại CPU 214 1 ms 32,767 s T32 và T96 TON 10 ms 327,67 s T33 ÷ T36, T97 ÷ T100 100 ms 3276,7 s T37 ÷ T63, T101 ÷ T127 1 ms 32,767 s T0 và T64 TONR 10 ms 327,67 s T1 ÷ T4, T65 ÷ T68 100 ms 3276,7 s T5 ÷ T31, T69 ÷ T95 Cú pháp khai bá sử dụng Timer như sau : LAD Mơ tả T án hạng Khai bá Timer số hiệu xx kiểu TON Txx (word) TON-Txx để tạ thời gian trễ tính từ khi đầu v CPU214:32÷63 - IN IN được kích. Nếu như giá trị đếm tức 96÷127 IN thời l n hơn h ặc bằng giá trị đặt trư c PT: VW, T, (word) - PT PT thì T-bit cĩ giá trị l gic bằng 1. cĩ C, IW, QW, MW, PT thể reset Timer kiểu TON bằng lệnh R SMW, C, IW, h ặc bằng giá trị l gic 0 tại đầu v IN. hằng số Khai bá Timer số hiệu xx kiểu TONR Txx (word) TONR-Txx để tạ thời gian trễ tính từ khi đầu v CPU214: 0÷31 _ IN được kích. Nếu như giá trị đếm tức 64 ÷95 IN thời l n hơn h ặc bằng giá trị đặt trư c PT: VW, T, (word) _ PT thì T-bit cĩ giá trị l gic bằng 1. Chỉ C,IW,QW, MW, PT cĩ thể reset Timer kiểu TON bằng lệnh SMW, AC, AIW, R cho T-bit. hằng số Khi sử dụng Timer TONR, giá trị đếm tức thời được lưu lại v khơng bị thay đổi tr ng kh ảng thời gian khi tín hiệu đầu v cĩ l gic 0. Giá trị của T-bit khơng được nh m h n t n phụ thuộc v kết quả s sánh giữa giá trị đếm tức thời v giá trị đặt trư c. Khi Reset một bộ Timer, T-word và T-bit của nĩ đồng thời được xĩa v cĩ giá trị bằng 0, như vậy giá trị đếm tức thời được đặt về 0 v tín hiệu đầu ra cũng cĩ trạng thái l gic bằng 0. Ví dụ: Sử dụng Timer kiểu TON LD I0.0 TON T32, +100 LD T32 = Q0.0 29
  30. Giản đồ thời gian : Ví dụ: Sử dụng timer kiểu TONR LD I0.0 TONR T1, +100 LDW= T1, +170 R T1, 1 Giản đồ thời gian: 3.2.2. Các lệnh Đếm C unter C unter l bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung, tr ng 7-200 các bộ đếm được chia l m hai l ại : bộ đếm tiến (CTU) v bộ đếm tiến/lùi (CTU ). ộ đếm tiến CTU đếm số sườn lên của tín hiệu l gic đầu v , tức l đếm số lần thay đổi trạng thái l gic từ 0 lên 1 của tín hiệu. ố xung đếm được ghi v thanh ghi 2 byte của bộ đếm, gọi l thanh ghi C-word. 30
  31. Nội dung của thanh ghi C-w rd, gọi l giá trị đếm tức thời của bộ đếm, luơn được s sánh v i giá trị đặt trư c của bộ đếm, được k hiệu l PV. Khi giá trị đếm tức thời bằng h ặc l n hơn giá trị đặt trư c n y thì bộ đếm bá ra ng i bằng cách đặt giá trị l gic 1 v một bit đặc biệt của nĩ, gọi l C-bit. Trường hợp giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giá trị đặt trư c thì C-bit cĩ giá trị l gic l 0. Khác v i các bộ Timer, các bộ đếm CTU v CTU đều cĩ ch n nối v i tín hiệu điều khiển xĩa để thực hiện việc đặt lại chế độ khởi phát ban đầu (reset) ch bộ đếm, được k hiệu bằng chữ cái R tr ng LA , hay được qui định l trạng thái l gic của bit đầu tiên của ngăn xếp tr ng TL. ộ đếm được reset khi tín hiệu x á n y cĩ mức l gic l 1 h ặc khi lệnh R (reset) được thực hiện v i C-bit. Khi bộ đếm được reset, cả C-word và C-bit đều nhận giá trị 0. LAD Mơ tả T án hạng CTU – Cxx Khai bá bộ đếm tiến the sườn lên của Cxx : (word) CU. Khi giá trị đếm tức thời C-word Cxx PV(word) : VW, T, CU l n hơn h ặc bằng giá trị đặt trư c PV, C- C, IW, QW, MW, bit (Cxx) cĩ giá trị l gic bằng 1. ộ đếm SMW, AC, AIW, được reset khi đầu v R cĩ giá trị l gic hằng số, *V , *AC R bằng 1. ộ đếm ngừng đếm khi C-word Cxx đạt được giá trị cực đại. PV CTD -Cxx Khai bá bộ đếm tiến/lùi, đếm tiến the Cxx (word) sườn lên của CU, đếm lùi the sườn lên của PV(word) : VW, T, C . Khi giá trị đếm tức thời C-word Cxx C, IW, QW, MW, l n hơn h ặc bằng giá trị đặt trư c PV, C- SMW, AC, AIW, bit (Cxx) cĩ giá trị l gic bằng 1. ộ đếm hằng số, ngừng đếm tiến khi C-w rd Cxx đạt được *VD, *AC giá trị cực đại 32.767 v ngừng đếm lùi khi C-w rd Cxx đạt được giá trị cực đại – 32.768. CTU reset khi đầu v R cĩ giá trị l gic bằng 1. ộ đếm tiến/lùi CTU đếm tiến khi găp sườn lên của xung v cổng đếm tiến, k hiệu l CU hCU ặc bit thứ 3 của ngăn xếp tr ng TL, v đếm lùi khi gặp sườn lên của xung v cổng đếm lùi, k hiệu l C tr ng LA h ặc bit thứ 2 của ngăn xếp tr ng TL. ộ đếmCD tiến CTU cĩ miền giá trị đếm tức thời từ 0 đến 32.767. ộ đếm tiến/lùi CTU cĩ miền giá trị đếm tức thời từ –32.768 đến 32.767. R PV 31
  32. Ví dụ: Sử dụng bộ đếm CTU : LD I0.0 LD I0.1 CTU C40, +5 Giản đồ thời gian : Ví dụ: Sử dụng bộ đếm CTUD : //NETWORK COMMENTS // LD I0.0 LD I0.1 LD I0.2 CTUD C48, +5 Giản đồ thời gian : 32
  33. 3.3. Các lệnh s sánh Khi lập trình, nếu các quyết định về điều khiển được thực hiện dựa trên kết quả của việc s sánh thì cĩ thể sử dụng lệnh s sánh the yte, rd hay rd của 7-200. LA sử dụng lệnh s sánh để s sánh các giá trị của byte, w rd hay rd (giá trị thực h ặc nguyên). Những lệnh s sánh thường l : s sánh nhỏ hơn h ặc bằng ( =). Khi so sánh giá trị của byte thì khơng cần phải để đến dấu của t án hạng, ngược lại khi s sánh các từ hay từ kép v i nhau thì phải để đến dấu của t án hạng l bit ca nhất tr ng từ h ặc từ kép. Ví dụ: 7FFF > 8000 và 7FFFFFFF > 80000000 LAD Mơ tả T án hạng N n1 N n2 Tiếp điểm đĩng khi n1=n2 = =B B = byte n1, n2(byte): VB, IB, QB, MB, SMB, AC, N n1 N n2 I = Integer = Word Const, *VD, *AC = =I N n1 N n2 D = Double Integer = =D R = Real N n1 N n2 = =R N n1 N n2 Tiếp điểm đĩng khi n1>= n2 n1, n2 (word): VW, T, > = B B = byte C, QW, MW, SMW, AC, AI , hằng số, N n1 N n2 I = Integer = Word *VD, *AC > = I D = Double Integer N n1 N n2 > =D R = Real N n1 N n2 > = R N n1 N n2 Tiếp điểm đĩng khi n1<= n2 n1, n2(Dword) : VD, < =B B = byte ID, QD, MD, SMD, AC, HC, hằng số, N n1 N n2 I = Integer = Word *VD, *AC < = I D = Double Integer N n1 N n2 < =D R = Real N n1 N n2 < = R 33
  34. Tr ng TL những lệnh s sánh thực hiện phép s sánh byte, rd hay rd. Căn cứ v kiểu s sánh ( =), kết quả của phép s sánh cĩ giá trị bằng 0 (nếu đúng) h ặc bằng 1 (nếu sai) nên nĩ cĩ thể được kết hợp cùng các lệnh L , A, O. Để tạ ra được các phép so sánh mà S7-200 khơng cĩ lệnh s sánh tương ứng (như s sánh khơng bằng nhau ) ta cĩ thể kết hợp lệnh NOT v i các lệnh đã cĩ (= =, >=, <=) 3.4. Lệnh về cổng l gic Ng i những lệnh ghép nối tiếp, s ng s ng v tổng hợp các tiếp điểm thì tập lệnh của 7- 200 cịn cung cấp các cổng l gic AN , OR, E OR thực hiện đối v i byte (8 bit hay 8 tiếp điểm), w rd (16 bit hay 16 tiếp điểm) v d uble w rd (32 bit hay 32 tiếp điểm). au đ y l chi tiết của từng cổng : 3.4.1. Lệnh AND byte ạng LA : ạng TL: ANDB VB0, VB1 Lệnh thực hiện phép AN từng bit của hai byte ng v IN1 v IN2, kết quả được ghi v 1 byte ở ng ra OUT. Đặc biệt ở đ y địa chỉ byte ng v IN2 v byte ng ra OUT l giống nhau. T án hạng tr ng c u lệnh thuộc một tr ng các vùng địa chỉ sau : IN1 : VB, T, C, IB, QB, SMB, AC, const IN2 : VB, T, C, IB, QB, SMB, AC Ví dụ: VB10 1 0 0 0 1 1 1 0 AND VB20 0 0 1 1 0 1 1 1 Kết quả VB20 0 0 0 0 0 1 1 0 3.4.2. Lệnh AND w rd ạng LA : ạng TL: ANDW VW0, VW1 34
  35. Lệnh thực hiện phép AN từng bit của hai rd ng v IN1 v IN2, kết quả được ghi v 1 rd ở ng ra OUT. Đặc biệt ở đ y địa chỉ rd ng v IN2 v ord ngõ ra OUT l giống nhau. T án hạng tr ng c u lệnh thuộc một tr ng các vùng địa chỉ sau IN1 : VW, T, C, IW, QW, SMW, AC, const IN2 : VW, T, C, IW, QW, SMW, AC Ví dụ : VW10 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 AND VW12 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 Kết quả VW12 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 3.4.3. Lệnh AND DW rd ạng LA : ạng TL: ANDD VD0, VD4 3.4.4. Lệnh OR byte ạng LA : ạng TL: ORB VB0, VB1 Lệnh thực hiện phép OR từng bit của hai byte ng v IN1 v IN2, kết quả được ghi v 1 byte ở ng ra OUT. Đặc biệt ở đ y địa chỉ byte ng v IN2 v byte ng ra OUT l giống nhau. T án hạng tr ng c u lệnh thuộc một tr ng các vùng địa chỉ sau IN1 : VB, T, C, IB, QB, SMB, AC, const IN2 : VB, T, C, IB, QB, SMB, AC 35
  36. Ví dụ: VD10 1 0 0 0 1 1 1 0 OR VD20 0 0 1 1 0 1 1 1 Kết quả VD20 1 0 1 1 1 1 1 1 3.4.5. Lệnh OR w rd ạng LA : ạng TL: ORW VW0, VW2 3.4.6. Lệnh OR d uble w rd ạng LA : ạng TL: ORDW VD0, VD4 3.5. Các lệnh di chuyển nội dung ơ nh Các lệnh di chuyển thực hiện việc di chuyển h ặc sa chép số liệu từ vùng n y sang vùng khác tr ng bộ nh . Tr ng LA v TL lệnh dịch chuyển thực hiện việc di chuyển hay sa chép nội dung một byte, một từ đơn, h ặc một từ kép từ vùng n y sang vùng khác tr ng bộ nh . Lệnh tra đổi nội dung của hai byte tr ng một từ đơn thực hiện việc chuyển nội dung của byte thấp sang byte ca v ngược lại chuyển nội dung của byte ca sang byte thấp của từ đĩ. au đ y l chi tiết của từng lệnh. 36
  37. - MOV_B : ạng LA ạng TL MOVB VB0, VB0 Lệnh sa chép nội dung của byte ở địa chỉ ng v IN sang byte cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. Đặc biệt tr ng lệnh n y địa chỉ của byte ng v IN v địa chỉ byte ở địa chỉ ng ra OUT giống nhau v thường nằm tr ng các vùng sau: IN : VB, IB, QB, MB, SMB, AC, const OUT: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Ví dụ : ạng LAD ạng TL LD I0.0 MOVB 0, VB0 LD I0.1 MOVB 12, VB0 Giải thích : Nếu tiếp điểm I0.0 đĩng thì lấy giá trị 0 ghi v byte V 0 (xĩa V 0) Tiếp the đĩng tiếp điểm I0.1 thì lấy số 12 ghi v V 0. Kết quả địa chỉ byte V 0 cĩ giá trị bằng 12. - MOV_W : ạng LA ạng TL MOVW VW0, VW0 37
  38. Lệnh sa chép nội dung của rd ở địa chỉ ng v IN sang rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. Đặc biệt tr ng lệnh n y địa chỉ của rd ng v IN v địa chỉ rd ở địa chỉ ng ra OUT giống nhau v thường nằm tr ng các vùng sau: IN: VW, IW, QW, MW, SMW, AC, const OUT: VW, IW, QW, MW, SMW, AC - MOV_DW : ạng LA ạng TL MOVDW VD0, VD0 Lệnh sa chép nội dung của rd ở địa chỉ ng v IN sang rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. Đặc biệt tr ng lệnh n y địa chỉ của rd ng v IN v địa chỉ rd ở địa chỉ ng ra OUT giống nhau v thường nằm tr ng các vùng sau: IN: VD, ID, QD, MDW, SMD, AC, const OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, AC - MOV_R : (dịch chuyển số thực) ạng LA ạng TL MOVR VD0, VD0 Lệnh sa chép nội dung của số thực chứa tr ng d uble w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN sang d uble w rd cĩ địa chỉ ở ng v OUT. Đặc biệt tr ng lệnh n y địa chỉ của d uble w rd ở ng v IN v d uble w rd ở ng ra OUT giống nhau v thường nằm tr ng các vùng sau: IN: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, const OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, AC Khi dữ liệu ghi v tr ng các địa chỉ n y the nguyên tắc sau : Phần nguyên ghi v w rd thấp Phần thập ph n ghi v w rd ca 38
  39. Ví dụ : Giải Thích : Tiếp điểm I0.0 đĩng thì xĩa d uble w rd 0 (V 0), tiếp điểm I0.1 đĩng thì ghi số thực 30,2 v d uble w rd V 0, kết quả như sau : VD0 VW2 (word cao) V 0 (w rd thấp) 20 30 3.6. Lệnh chuyển đổi dữ liệu 3.6.1. Lệnh chuyển đổi số nguyên hệ thập lục phân sang led 7 đ ạn Dạng LA : ạng TL : SEG VB0, VB0 Lệnh n y cĩ tác dụng chuyển đổi các số tr ng hệ thập lục ph n từ 0 đến F chứa tr ng 4 it thấp của byte cĩ địa chỉ ở ng v IN th nh giá trị BIT chứa tr ng 8 bit của byte cĩ địa chỉ ở ng ra OUT tương ứng v i thanh led 7 đ ạn. Tr ng lệnh n y byte cĩ địa chỉ ở ngõ vào IN và byte cĩ địa chỉ ở ng ra OUT cĩ thể cùng địa chỉ v nằm tr ng những vùng sau: IN: VB, IB, QB, MB, SMB,AC, const OUT: VB, IB,AB,MB,SMB,AC 39
  40. Ví dụ : ạng LA : ạng TL: LD I0.0 MOVW +3, VW0 LD I0.1 SEG VB0, AC0 Giải thích : Khi tiếp điểm I0.0 đĩng thì số 7 được ghi v V 0, sau đĩ tiếp điểm I0.1 đĩng thì giá trị chứa tr ng 4 bit thấp của byte V 0 chuyển th nh 8 bit chứa tr ng thanh ghi AC0. Ta cĩ thể minh họa the bit như sau : VB1 VB0 VW0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 VB1 VB0 0 0 0 0 0 0 1 1 SEG . g f e d c b a AC0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 3.6.2. Lệnh chuyển đổi số mã CD sang số nguyên ạng LA : ạng TL : BCDI VW0 Lệnh n y thực hiện phép biến đổi một số nhị thập ph n 16 bit chứa tr ng w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN sang số nguyên 16 bit chứa tr ng w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. Đặc biệt ở đ y w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN v w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT cĩ thể cùng một địa chỉ. Địa chỉ n y thường nằm tr ng các vùng sau : IN: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, const OUT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC. 40
  41. Ví dụ : ạng LA ạng TL LD I0.0 MOVW +1124, AC0 LD I0.1 BCDI AC0 Giải thích: Khi I0.0 đĩng , giá trị 1124 the mã C l 0001 0001 0010 0100 được ghi v địa chỉ AC0. Tiếp điểm I0.1 đĩng thì giá trị C đĩ được chuyển sang số nguyên v lưu v AC0. Ta biểu diễn the bit như sau : MOV AC0 Mã BCD 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 BCD-I AC0 ố nguyên 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 AC0= 1024 + 64 + 32 + 4 = 1124 3.6.3. Lệnh chuyển đổi số nguyên sang mã CD ạng LA : ạng TL : I BCD VW0 Lệnh n y thực hiện phép biến đổi một số nguyên 16 bit chứa tr ng w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN sang số nhị thập ph n 16 bit chứa tr ng w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. Đặc biệt ở đ y w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN v w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT cĩ thể cùng một địa chỉ. Địa chỉ n y thường nằm trong các vùng sau : IN : VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, const OUT : VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC. 41
  42. 3.6.4. Lệnh chuyển đổi số nguyên sang số thực ạng LA : ạng TL : DTR VD0, VD0 Lệnh n y thực hiện phép biến đổi một số nguyên 32 bit cĩ địa chỉ ở ng v IN th nh số thực 32 bit rồi ghi v w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. Tr ng đĩ tốn hạng IN v OUT cĩ thể cùng điạ chỉ v thuộc một tr ng các vùng sau : IN : VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, const OUT : VD, ID, QD, MD, SMD, AC 3.6.5. Lệnh chuyển đổi số thực sang số nguyên ạng LA : ạng TL : TRUNC VD0, VD0 Lệnh n y thực hiện phép biến đổi một số thực 32 bit chứa tr ng w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN th nh số nguyên 32 bit rồi ghi v w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. Tr ng đĩ tốn hạng IN v OUT cĩ thể cùng điạ chỉ v thuộc một tr ng các vùng sau : IN : VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, const OUT : VD, ID, QD, MD, SMD, AC. 3.6.6. Lệnh lấy giá trị nghịch đả ạng LA : ạng TL : Giá trị Byte INVB VB0 INVW VW0 Giá trị Word 42
  43. INVD VD0 Giá trị Double Word Lệnh cĩ tác dụng đả giá trị từng it của tốn hạng của cĩ địa chỉ ở ng v IN rồi ghi kết quả v w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. Lệnh n y cịn được gọi l lệnh lấy giá trị bù của một số. Ví dụ : VB10 0 0 0 0 0 1 1 1 INVB VB10 1 1 1 1 1 0 0 0 3.7. Lệnh tăng giảm một đơn vị 3.7.1. Lệnh cộng số nguyên 1 và nội dung byte ạng LA : ạng TL : INCB VB0 Lệnh n y cĩ tác dụng cộng số nguyên 1 đơn vị v i nội dung của byte cĩ địa chỉ ở ng v IN, kết quả được ghi v byte cĩ địa chỉ ở ng ra OUT. yte IN v byte OUT cĩ thể cùng địa chỉ v ở lệnh n y cĩ sử dụng các bit nh đặc biệt M1.0, M1.1, M1.2 để bá trạng thái kết quả phép tính the nguyên tắc như sau : Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1.2 = 0 1 ố m 1 > byte 1 43
  44. Ví dụ : ạng LA : ạng TL : MOVB 10, VB0 INCB VB0 Giải thích : Tiếp điểm I0.0 đĩng thì số 10 được ghi v V 0, tiếp điểm I0.1 đĩng thì nội dung của V 0 tăng lên 1 đơn vị v kết quả được lưu lại V 0. Lúc n y V 0 = 11. 3.7.2. Lệnh cộng số nguyên 1 và nội dung w rd ạng LA : ạng TL : INCW VW0 Lệnh n y cĩ tác dụng cộng số nguyên 1 đơn vị v i nội dung của w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN, kết quả được ghi v w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT , w rd IN v w rd OUT cĩ thể cùng địa chỉ v ở lệnh n y cĩ sử dụng các bit nh đặc biệt M1.0, M1.1, M1.2 để bá trạng thái kết quả phép tính the nguyên tắc như sau : Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1. 2 = 0 1 ố m 1 > byte 1 44
  45. 3.7.3. Lệnh cộng số nguyên 1 và nội dung d uble w rd ạng LA : ạng TL : INCD VD0 Lệnh n y cĩ tác dụng cộng số nguyên 1 đơn vị v i nội dung của d uble w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN, kết quả được ghi v d ub w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT , d uble w rd IN v d uble w rd OUT cĩ thể cùng địa chỉ v ở lệnh n y cũng sử dụng các bit nh đặc biệt M1.0, M1.1, M1.2 để bá trạng thái kết quả phép tính the nguyên tắc như sau : Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1. 2 = 0 1 ố m 1 > byte 1 3.7.4. Lệnh trừ nội dung của byte đi 1 đơn vị ạng LA : ạng TL : DECB VB0 Lệnh n y cĩ tác dụng lấy nội dung của byte cĩ địa chỉ ở ng v IN trừ đi 1 đơn vị , kết quả được ghi v byte cĩ địa chỉ ở ng ra OUT , byte IN v byte OUT cĩ thể cùng địa chỉ v ở lệnh n y cũng sử dụng các bit nh đặc biệt M1.0, M1.1, M1.2 để bá trạng thái kết quả phép tính the nguyên tắc như sau : Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1. 2 = 0 1 ố m 1 > byte 1 45
  46. 3.7.5. Lệnh trừ nội dung của w rd đi 1 đơn vị ạng LA : ạng TL : DECW VW0 Lệnh n y cĩ tác dụng lấy nội dung của w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN trừ đi 1 đơn vị , kết quả được ghi v w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT, tr ng lệnh w rd IN v w rd OUT cĩ thể cùng địa chỉ v ở lệnh n y cũng sử dụng các bit nh đặc biệt M1.0, M1.1, M1.2 để bá trạng thái kết quả phép tính the nguyên tắc như sau : Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1. 2 = 0 1 ố m 1 > byte 1 3.7.6. Lệnh trừ nội dung của d uble w rd đi 1 đơn vị ạng LA : ạng TL : DECD VD0 Lệnh n y cĩ tác dụng lấy nội dung của d uble w rd cĩ địa chỉ ở ng v IN trừ đi 1 đơn vị , kết quả được ghi v d uble w rd cĩ địa chỉ ở ng ra OUT, tr ng lệnh d uble w rd IN v d uble w rd OUT cĩ thể cùng địa chỉ v ở lệnh n y cũng sử dụng các bit nh đặc biệt M1.0, M1.1, M1.2 để bá trạng thái kết quả phép tính the nguyên tắc như sau : Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1. 2 = 0 1 ố m 1 > byte 1 46
  47. 3.8. Các lệnh số học 3.8.1. Lệnh cộng số nguyên 16 bit ạng LA : ạng TL : +I VW0, VW2 Lệnh thực hiện cộng các số nguyên 16 bit IN1 v IN2 , kết quả l một số nguyên 16- bit được ghi v OUT , tức l : IN1 + IN2 = OUT Tr ng đĩ IN2 v OUT cĩ thể cùng địa chỉ v thuộc các vùng nh sau : IN1, IN2 : VW,T ,C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, const. OUT : VW,T ,C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW 3.8.2. Lệnh trừ số nguyên 16 bit ạng LA : ạng TL : +I VW0, VW2 Lệnh được thực hiện phép trừ các số nguyên 16 –bit IN1và IN2, kết quả l một số nguyên 16- bit v được ghi v OUT , tức l : IN1 – IN2 = OUT Tương tự lệnh cộng số nguyên 16 bit lệnh n y cũng cĩ IN2 v OUT cùng địa chỉ v thuộc các vùng nh sau : IN1, IN2 : VW,T ,C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, const. OUT : VW,T ,C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW. 3.8.3. Cộng số nguyên 32 bit ạng LA ạng TL : +D VD0, VD4 47
  48. Lệnh thực hiện phép cộng các số nguyên 32 bit IN1 v IN2, kết qủa l một số nguyên 32 bit được ghi v OUT, tức l IN1 + IN2 = OUT . Tr ng lệnh IN2 v OUT cĩ thể cùng địa chỉ v thuộc các vùng nh sau : IN1, IN2 : VD,T ,C, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, const. OUT : VD,T ,C, ID, QD, MD, SMD, AC. 3.8.4 Trừ số nguyên 32 bit ạng LA : ạng TL : INVD VD4 INCD VD4 +D VD0, VD4 Lệnh thay vì thực hịên phép trừ các số nguyên 32 bit IN1 v IN2 thì ở đ y thực hiện bằng cách lấy nghịch đả của số thực V 4 sau đĩ tăng lên 1 đơn vị rồi thực hiện cộng v i V 0 kết quả l một số nguyên 32 bit được ghi v OUT . Tr ng đĩ IN2 v OUT cĩ thể cùng địa chỉ v thuộc các vùng nh sau : IN1, IN2 : VD,T ,C, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, const. OUT : VD,T ,C, ID, QD, MD, SMD, AC. 3.8.5. Cộng số thực ạng LA : ạng TL : +R VD0, VD4 Lệnh thực hiện phép cộng các số thực 32 bit IN1 v IN2, kết quả l một số thực 32 bit được ghi v OUT, tức l : IN1 + IN2 = OUT Tr ng đĩ t án hạng IN2 v OUT cĩ thể cùng địa chỉ, thường nằm tr ng các vùng sau : IN1, IN2 : VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, const OUT : VD, ID, QD, MD, SMD, AC 3.8.6. Trừ số thực ạng LA : ạng TL : 48
  49. *R -1.000000, VD4 (nhân –1) +R VD0, VD4 Lệnh thay vì thực hiện phép trừ các số thực 32 bit IN1 v IN2 thì ở đ y thực hiện bằng cách nh n số thực IN2 v i –1 rồi sau đĩ lấy IN1 cộng v i IN2, kết quả l một số thực 32 bit được ghi v OUT, tức l : IN1 + (IN2)(-1) = OUT. Tr ng đĩ t án hạng IN2 v OUT cĩ thể cùng địa chỉ, thường nằm tr ng các vùng sau : IN1, IN2 : VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, const OUT : VD, ID, QD, MD, SMD, AC 3.8.7. Nhân số nguyên 16 bit ạng LA : ạng TL : MUL VW0, VD0 Lệnh thực hiện phép nh n 2 số nguyên 16bit IN1 v IN2. Kết quả 32 bit chứa tr ng từ kép OUT (4 byte). 3.8.8. Chia số nguyên 16 bit ạng LA : ạng TL : MOVW VW0, VW6 DIV VW2, VD4 Lệnh thực hiện phép chia số nguyên 16 bit IN1 ch số nguyên 16 bit IN2. Kết quả 32 bit chứa tr ng từ kép OUT (4 byte) gồm thương số ghi tr ng mảng 16 bit từ bit 0 đến bit 15 (từ thấp) v phần dư cũng 16 bit ghi tr ng mảng từ bit 16 đến bit 31 (từ ca ). Tr ng lệnh n y cĩ sử dụng các bit nh đặc biệt sau để bá trạng thái. Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1.2 SM1.3 = 0 1 Báo tràn 1 49
  50. ố m 1 Mẫu = 0 1 3.8.9. Nhân số thực 32 bit ạng LA : ạng TL : *R VD0, VD4 Lệnh thực hiện phép nh n hai số thực 32bit IN1 v IN2 ch ra kết quả 32 bit chứa tr ng từ kép OUT (4 byte). 3.8.10 Chia số thực 32 bit : ạng LA : ạng TL : MOVR VD0, VD8 /R VD4, VD8 Lệnh thực hiện phép chia số thực 32 bit IN1 ch số thực 32 bit IN2. Kết qủa 32 bit chứa tr ng từ kép OUT (4 byte). Tr ng lệnh n y cũng sử dụng các bit nh đặc biệt sau để bá trạng thái: Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1.2 SM1.3 = 0 1 Báo tràn 1 ố m 1 Mẫu = 0 1 50
  51. Ví dụ: Dạng LAD: Dạng STL: LD I0.0 MOVW +6000, AC0 MOVW +4000, AC1 MOVW +41, VW10 MOVW +200, VW102 MOVW+4000, W202 LD I0.1 +I AC1, AC0 MUL AC1, VD100 DIV VW10, VD200 51
  52. Kết quả các phép tính trên: Phép cộng: Phép nhân: AC0=10000 VD100=800000 Phép chia: VW202 VW200 VD200= 23 97 Phần dư Phần nguyên 3.9. Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình c n Thơng thường họat động của chương trình l thực hiện các lệnh the thứ tự từ trên xuống dư i tr ng một vịng quét, bên cạnh đĩ chương trình cũng ch phép thay đổi v chuyển thứ tự thực hiện lệnh tùy the yêu cầu của người lập trình sa ch việc lập trình đơn giản, vịng quét chương trình ngắn gọn v chương trình xử l tốt các chức năng điều khiển. Để l m được điều đĩ ta phải sử dụng t i nhĩm lệnh điều khiển chương trình gồm : lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con. Muốn nhảy đến xử l ở đ ạn n tr ng chương trình thì ta phải đánh dấu trư c đ ạn đĩ bằng một k hiệu gọi l nhãn, tên của chương trình c n h ặc tên của ngắt xử l . Việc đặt nhãn ch lệnh nhảy phải nằm tr ng chương trình. Nhãn của chương trình c n h ặc của chương trình xử l ngắt phải khai bá ở đầu chương trình. Chương trình sẽ khơng hiểu khi dùng lệnh nhảy JMP để chuyển điều khiển từ chương trình chính v một nhãn bất kỳ tr ng chương trình c n h ặc tr ng chương trình xử l ngắt. Tương tự như vậy cũng khơng thể từ một chương trình c n hay chương trình xử l ngắt nhảy v bất cứ một nhãn n nằm ng i các chương trình đĩ. 3.9.1. Lệnh đặt nhãn ạng LA : ạng TL : LBL 0 Lệnh n y cĩ thể đặt ở tr ng chương trình chính v cũng cĩ thể đặt ở tr ng chương trình c n. Ta cĩ thể hiểu đ y l một địa chỉ để chương trình thực hiện bắt đầu từ đĩ khi cĩ lệnh nhãy đến. Địa chỉ nhãn n y được đặt tên the thứ tự từ 0, 1, 2, 3 3.9.2. Lệnh nhảy đến nhãn ạng LA : ạng TL : JMP 0 Lệnh n y cĩ thể đặt ở tr ng chương trình chính v cũng cĩ thể đặt ở tr ng chương trình c n nhưng v i điều kiện l ở tr ng đĩ cĩ địa chỉ nhãn đĩ. Khi chương trình thực hiện gặp lệnh n y thì chương trình lập tức nhảy đến địa chỉ nhãn đĩ. 3.9.3. Lệnh gán nhãn ch chương trình c n ạng LA : ạng TL : 52
  53. SBR 0 Lệnh n y thường đặt đầu chương trình c n v cĩ địa chỉ the thứ tự từ 0, 1, 2, 3, 4 Khi tr ng chương trình chính gọi đến địa chỉ của chương trình c n n thì chương trình c n đĩ bắt đầu thực hiện từ đ y. 3.9.4. Lệnh kết thúc chương trình c n ạng LA : ạng TL : RET Lệnh n y đặt ở cuối chương trình c n. Khi gặp lệnh n y thì chương trình sẽ kết thúc chương trình c n v trở về (Return) thi h nh lệnh kề sau lệnh đã gọi nĩ. 3.9.5. Lệnh gọi chương trình c n ạng LA : ạng TL : CPU21x CPU22x CPU21x CPU22x CALL 0 Call sbr 0 Lệnh gọi chương trình c n l lệnh chuyển điều khiển đến chương trình c n được gọi. Khi kết thúc chương trình c n thì việc điều khiển lại được chuyển trở về lệnh tiếp the tr ng chương trình chính ngay sau lệnh gọi chương trình c n. Từ một chương trình c n cĩ thể gọi được một chương trình c n khác tr ng nĩ, cĩ thể gọi như vậy nhiều nhất l 8 lần đối v i S7-200. 53
  54. Chương 4 XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG 4.1. Tín hiệu Analog Trong quá trình điều khiển một hệ thống tự động hố cĩ thể cĩ 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, dịng chảy, độ PH cần phải được các bộ Transducer chuẩn hố tín hiệu trong phạm vi định mức cho phép trư c 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 dịng điện từ 4 đến 20 mA. Các Modul ngõ vào Analog (AI) bên trong cĩ 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 Mơ đun ngõ ra Analog (AO) bên trong cĩ bộ chuyển đổi DAC (Digiatal-Analog Converter) chuyển các tín hiệu số nhận được từ CPU ra các giá trị Analog cĩ thể là áp hoặc dịng. Hình 4-1 4.2. 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 cĩ giá trị từ 0 đến 27648. Do đĩ địa chỉ vùng nh 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 cĩ, phạm vi độ phân giải là từ 8 đến 15 Bits. Modul Analog cĩ 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 cĩ 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 54
  55. 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). Hình 4-2 4.3. Kết nối ngõ vào-ra Analog Để đảm bảo tín hiệu Analog cĩ 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 khơng bị ảnh hưởng bởi nhiễu và ổn định . + Định tỷ lệ cho mơ đun (được mơ tả bên dư i). + Dây nối cho Sensor cần để ngắn nhất t i mức cĩ thể. + Sử dụng cáp đơi dây xoắn cho sensor. + Tất cả các ngõ vào khơng sử dụng phải được nối tắt. + Tránh bẻ cong dây dẫn thành những gĩc nhọn. + Sử dụng máng đi dây hay các ống đi dây cho tuyến dây. + Tránh đặt các đường dây tín hiệu Analog gần v i các đường dây cĩ điện áp cao, nếu 2 đường dây này cắt nhau phải đặt chúng vuơng gĩc v i nhau. 55
  56. Ví dụ về kết nối tín hiệu AI và AO vào Modul analog Hình 4.3 Phương pháp định tỷ lệ ngõ vào Analog (Input calibration) Việc định tỷ lệ ngõ vào analog cĩ ảnh hưởng đến tất cả các ngõ vào của modul EM cĩ AI. Để định tỷ lệ ngõ vào một cách chính xác, cần sử dụng một chương trình được thiết kế để tính trung bình các giá trị đọc được từ Modul. Cĩ thể sử dụng Analog Input Filtering wizard trong STEP7-MicroWIN để tạo ra chương trình này. Nên sử dụng 64 giá trị lấy mẫu hoặc hơn để tính giá trị trung bình của tín hiệu Analog. Để thực hiện việc định tỷ lệ cần theo các bư c sau: + Tắt nguồn cung cấp cho mơ đun, chọn phạm vi ngõ vào mong muốn + Cấp nguồn lại cho CPU và mơ đun cĩ AI. + Sử dụng một Transmiter, một nguồn áp, hay một nguồn dịng và đặt vào giá trị 0 cho một trong các ngõ vào. + Đọc giá trị mà CPU nhận được tại ngõ vào tương ứng đĩ. + Điều chỉnh biến trở đặt giá trị OFFSET cho tới khi giá trị đọc được là 0. + Điều chỉnh để tăng giá trị đặt vào tới định mức và xem giá trị mà CPU nhận được. + Điều chỉnh biến trở GAIN cho tới khi giá trị nhận được là 32000 hoặc tới 1 giá trị số mong muốn. + Lặp lại các bước trên nếu cần. Hình 4-4: Điều chỉnh các Switch và biến trở chỉnh GAIN 56
  57. Việc chỉnh định các cơng tắc (Switch) trên modul Analog EM sẽ thay đổi các phạm vi đo lường định mức và độ phân giải của Modul. Các phạm vi và độ phân giải được cho ở bảng dư i đ y : Hình 4-5 Sơ đồ cơng tắc, chỉnh định phạm vi đo định mức và độ phân giải phụ thuộc vào từng Modul Analog. Các thơng tin này được lấy từ sổ tay phần cứng của Modul. 4.4. Hiệu chỉnh tín hiệu Analog Trên CPU S7-200 cĩ 2 biến trở (2 biến trở này nằm dư i nắp của mơ đun), cĩ thể sử dụng 2 biến trở này để tăng hoặc giảm giá trị được lưu trữ trong các Byte của vùng nh Special Memory (SMB 28 và SMB 29). Các giá trị chỉ đọc trong 2 Byte này cĩ thể được sử dụng cho nhiều chức năng khác nhau. Chẳng hạn, dùng để cập nhật giá trị hiện hành cho 1 Timer, một Counter, thay đổi giá trị đặt trư c, đặt các giá trị gi i hạn. Byte nh SMB 28 lưu trữ giá trị số biểu diễn vị trí chỉnh 0. SMB 29 lưu trữ giá trị số biểu diễn vị trí chỉnh 1. Sự điều chỉnh Analog cĩ gi i hạn từ 0 t i 255 và độ tin cậy tốt nhất trong phạm vi từ 10 đến 200. Để thực hiện điều chỉnh này, phải sử dụng một Tuộc vít nhỏ: nếu xoay biến trở sang phải là tăng giá trị, cịn xoay sang trái là giảm giá trị. Dư i đ y là một ví dụ ứng dụng: Timer T33 đĩng tiếp điểm khi VW 100 đạt giá trị đặt trư c 57
  58. Sau đ y là sơ đồ nguyên lý mạch của modul EM 235 3AI/ 1AO 58
  59. Sơ đồ mạch ngõ vào : Hình 4-6 59
  60. Sơ đồ mạch ngõ ra : Hình 4-7 4.5. Gi i thiệu về module analog PLC S7 200 PLC S7 200 cĩ các module analog mở rộng như sau: - EM 231: Gồm cĩ bốn ngõ vào analog. - EM 232: Gồm cĩ hai ngõ vào analog. - EM 235: Gồm cĩ bốn ngõ vào analog và 1 ngõ ra analog. 4.5.1 Đặc tính chung - Trở kháng vào # 10M - Bộ lọc đầu vào -3db tại 3.1 Khz. - Điện áp cực đại cung cấp cho mơ đun: 30VDC - Dịng điện cực đại cung cấp cho mơ đun: 32mA. - Cĩ led báo trạng thái. - Cĩ núm chỉnh OFFSET và chỉnh độ lợi. 60
  61. Hình 4- 8 4.5.2 Đặc tính kỹ thuật của mơ đun Analog EM 231 a/ Đầu vào: - Số đầu vào: 4, độc lập nhau. - Chức năng bảo vệ cực tính: 0 EM231 Current transmitter Voltage transmitter Unused input RA A+ A- RB B+ B- RC C+ C- RD D+ D- EM231 AI 4 M L+ Gain Configuration 24V Not used 24VDC power and common terminals Hình 4-9 - Phạm vi đầu vào: 0 ~ 50mV // 0 ~ 100mV // 0 ~ 500mV // 0 ~ 1V // 0 ~ 10V // 0 ~ 20mA // 25mA // 50mA // 100mA // 250mA // 500mA // 1V // 2,5V // 5V // 10V. - Điện áp đầu vào cho phép v i đầu vào điện áp, tối đa là 30V. 61
  62. - Dịng điện đầu vào cho phép v i đầu vào dịng điện tối đa là 32mA - Cách ly điện: khơng. - Bộ chuyển đổi: 12 bit. - Thời gian chuyển đổi từ tương tự sang số : 250#s. - Độ phân giải 12 bit - Điện áp chế độ chân dung tối đa : 12V - Triệt nhiễu: 40dB, DC đến 60 Hz (khơng triệt nhiễu tần số). - Phạm vi cĩ thể thay thế của các giá trị chuyển đổi: - Các tín hiệu khơng cĩ cực tính: 0 ~ 32.000 - Các tín hiệu cĩ cực tính: - 32.000 ~ +32.000. - Khả năng tuyến tính hố đặc tính: khơng - Khả năng bù nhiệt độ: khơng. - Hiển thị chuẩn đốn lỗi: LED, EXTF. b/ Đầu ra Số đầu ra: 1 Phạm vi đầu ra: - Đầu ra điện áp: -10V ~ +10V - Đầu ra dịng điện 0 ~ 20mA. Điện trở tải: - V i đầu ra điện áp nhỏ nhất là: 5k - V i đầu ra dịng điện l n nhất là: 0,5k Độ phân giải: - V i đầu điện áp nhỏ nhất là: 12 bit - V i đầu ra dịng điện l n nhất là: 11 bit Thời gian đặt: - V i đầu ra điện áp là 100#s - V i đầu ra là dịng điện 2ms. Phạm vi cĩ thể hiển thị được của giá trị chuyển đổi: - Các tín hiệu đơn cực tính: - 32.000 ~ + 32.000. Gi i hạn lỗi hoạt động ở 600C - Điện áp: 2% - Dịng điện: 2% Gi i hạn lỗi hoạt động ở 250 C : - Điện áp: 0,5% - Dịng điện: 0,5% Tiêu thụ dịng điện: 62
  63. Hình 4-10 - Từ bus backplane (VDC): 30mA. - Từ nguồn cấp sensor hoặc nguồn cấp ngồi: 60W. Tổn thất cơng cơng suất: 2W Kích thư c (W*H*D) mm: 71,2*80*62 Trọng lượng: 186g. Sơ đồ kết nối các thiết bị ngoại vi, sử dụng theo dạng áp và dịng. Các contact (Switch) để lựa chọn phạm vi ngõ vào (contact ở một trong hai vị trí ON và OFF). Contact 1 lựa chọn cực tính áp ngõ vào: ON đối v i áp đơn cực, OFF đối v i áp lưỡng cực; contact 2, 3, 4, 5, 6, chọn phạm vi điện áp. 63
  64. EM235 Current transmitter Voltage transmitter Unused input RA A+ A- RB B+ B- RC C+ C- RD D+ D- EM235 AI 4/A0 1 M L+ M0 V0 I0 Gain Offset Configuration d d a a o 24V o L L I V 24VDC power and common terminals Hình 4-11 c. Các chú ý khi cài đặt ngõ ra analog: Chắc chắn là nguồn 24VDC cung cấp khơng bị nhiễu và ổn định. Xác định được mơ đun. Dùng dây cảm biến ngắn nhất nếu cĩ thể. Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây chỉ dùng cho một mình cảm biến. Tránh đặt các dây tín hiệu song song v i các dây cĩ năng lượng cao. Nếu hai dây bắt buộc phải gặp nhau thì bắt chéo chúng về phía bên phải. Kiểm tra các ngõ vào analog. V i chương trình bất kỳ đang chạy trong PLC thì ta cĩ thể thấy giá trị sau khi biến đổi A/D ở các kênh analog thơng qua chức năng Debug > Chart Status v i Chart Status cĩ liệt kê AIW0 đến AIW6. Ta chỉnh các biến trở bên ngồi và khảo sát những thay đổi ở các word ATW0 đến AIW6. Lập lại tín hiệu vào: 64
  65. Bộ thí nghiệm S7 200 đang đặt cấu hình nhập và xuất cùng tỉ lệ, cĩ nghĩa là nếu đọc vào x V và xuất lại ngõ ra thì cũng được x V. (giá trị ngõ vào cho phép là từ 0 đến 10V) Hãy viết chương trình sử dụng các ngõ vào I0.0 đến I0.3 để chọn ngõ ra lập lại giá trị analog của kênh vào nào (I0.0 ứng v i kênh 0, I0.1 ứng v i kênh 1, I0.2 ứng v i kênh 2 và I0.3 ứng v i kênh 3; Nghĩa là tương ứng v i các kênh A, B, C và D ở PLC). Thí dụ: Nhập đoạn chương trình sau thực hiện xuất giá trị analog ra lập lại ở kênh 0. LD I0.0 MOVW AIW0, AQW0 Nếu các ngõ vào I0.0 đến I0.3 sử dụng loại cơng tắc NO, hãy viết chương trình cho trường hợp này. Một số xử lý đơn giản trên analog Gọi giá trị analog là Y volt và analog vào kênh A là XA volt, kênh B là XB volt, kênh C là XC volt, kênh D là XD volt; gọi M (thí dụ sử dụng VW0) là hằng số cần thực hiện v i dữ liệu analog và chú ý M là số nguyên. Thực hiện Y = M*XA Ta chỉ cần viết 1 đoạn chương trình như sau: MOVW AIW0, MW0 // lấy số liệu XA *I M, MW0 MOVW MW0, AQW0 // xuất ra Y = XA*M Thực hiện Y = XA / M Ta chỉ cần viết 1 đoạn chương trình như sau: MOVW AIW0, MW0 // lấy số liệu XA /I M, MW0 MOVW MW0, AQW0 // xuất ra Y = XA / M Chú ý đ y là phép chia nguyên nên trị số sẽ khơng chính xác Thực hiện Y = (XA + XB + XC + XD) / 4 Ta chỉ cần viết 1 đoạn chương trình sau: MOVW AIW0, MW0 // MW0 = XA +I AIW2, MW0 // MW0 = XA + XB +I AIW4, MW0 // MW0 = XA + XB + XC +I AIW6, MW0 // MW0 = XA + XB + XC + XD /I 4, MW0 // MW0 = (XA + XB + XC + XD) / 4 MOVW MW0, AQW0 // xuất ra Y = (XA + XB + XC + XD) / 4 Chú ý là việc thực hiện chỉ đúng khi các trị số tính tốn khơng bị tràn. 65
  66. Chương 5 MỘT SỐ BÀI TỐN ỨNG DỤNG 5.1. Khởi động động cơ Sa /Tam giác Mở máy động cơ 3 pha bằng phương pháp đổi nối sa -tam giác dùng 3 nút nhấn SAO,TAM GIAC, OFF. RN 3P 380VAC STOP I0.0 Q0.0 K K Chú thích SAO I0.1 Q0.1 KY RN : Rờ le nhiệt CB K : Công tắc chính TGIAC I0.2 Q0.2 K KY KY : Công tắc tơ sao RN K : Công tắc tơ tam giác SAO RN I0.3 Q0.3 TGIAC Q0.4 OL K K KY Q0.5 U1 U2 V1 ĐỘNG CƠ V2 W1 W2 220VAC + - Com1 Com2 ~ N L SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC Yêu cầu: Lập trình kết nối hệ thống sa ch khi - Nhấn nút AO động cơ chạy the đấu nối sa , đèn AO sáng.Nhấn TOP động cơ dừng đèn tắt - Nhấn nút TGIAC động cơ chạy the đấu nối tam giác, đèn TGIAC sáng. Nhấn TOP động cơ dừng đèn tắt. - Nếu động cơ đang chạy, muốn chuyển đổi chế độ chạy sa hay tam giác thì phải nhấn nút TOP để dừng động cơ trư c, sau đĩ nhấn nút AO hay TGIAC để động cơ chạy the chế độ sa hay tam giác. - Nếu động cơ gặp sự cố như quá tải, rờ le nhiệt RN tác động, động cơ dừng, đèn AO v TGIAC đều tắt, đèn OL sáng nhấp nháy. Khi sự cố được khắc phục nhấn nút RE ET ở rờ le nhiệt , sau đĩ nhấn nút AO hay TGIAC để động cơ chạy. 5.2. Hệ thống trộn sơn tự động Hãy viết chương trình điều khiển hệ thống trộn sơn the giản đồ sau 66
  67. 5.3. Điều khiển mơ hình băng tải Hãy viết chương trình điều khiển the yêu cầu sau: Ấn nút tart 1 động cơ 1 khởi động dẫn động ch băng tải 1 h ạt động. ản phẩm được vận chuyển, khi gặp cảm biến 1, bộ cảm biến nhận biết cĩ sản phẩm trên d y chuyền v ra lệnh ch các động cơ 2 v 3 khởi động dẫn động ch băng tải 2 v 3 h ạt động, đồng thời đếm các sản phẩm được vận chuyển trên băng tải. Khi sản phẩm qua cảm biến 2, cảm biến n y sẽ xác định sản phẩm l chính phẩm hay phế phẩm để ph n l ại. Nếu sản phẩm l chính phẩm(sản phẩm thấp), thì bộ khí nén khơng tác động, sản phẩm sẽ đi thẳng v rãnh phải, cịn nếu l phế phẩm(sản phẩm ca ) thì bộ khí nén tác động đẩy sản phẩm về phái trái v phế phẩm sẽ trơi xuống rãnh trái. Tr ng kh ảng thời gian h ạt động nếu sau một kh ảng thời gian chờ khơng cĩ sản phẩm v băng tải(nhận biết qua cảm biến 1) thì băng tải 2 v 3 dừng lại để tiết kiệm năng lượng. Tr ng trường hợp băng tải đang h ạt động bị sự cố v sản phẩm bị mắc lại tr ng băng tải 2 v 3, người vận h nh ấn nút TART 2 v TART 3 ch băng tải 2 v 3 chạy ch đến khi sản phẩm ra khỏi băng tải. Hai nút n y được thiết kế khơng duy trì nên nhả tay ra băng tải dừng lại ngay. Khi băng tải đang chạy, muốn dừng h ặc xảy ra sự cố muốn dừng ấn nút TOP thì t n bộ hệ thống sẽ dừng. 67
  68. 5.4. Điều khiển mơ hinh đèn gia thơng ngã tư Hãy viết chương trình điều khiển đèn gia thơng ngã tư the giản đồ sau I0.0 Start Stop I0.1 Đỏ 1 Q0.0 Q0.1 20s Vàng 1 Q0.2 Xanh 1 Đỏ Q0.3 2 Q0.4 Vàng 2 Q0.5 Xanh 2 15s 5s 15s 5s 15s 20s 35s 40s 1 chu kỳ lặp 68
  69. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Giáo trình Thiết bị điện, Lê Th nh ắc, N KHKT, H nội (2001) [2]. Lập trình với S7-300, Nguyễn u n Cơng, ĐH PKT Hưng yên [3]. Bài giảng Hệ thống thơng tin đo lường, Phạm Thượng H n, ĐH K H nội [4]. Điều khiển Logic Lập trình, Tăng Văn Mùi, N Thống Kê, TP HCM (2003) [5] Lập trình với S7-200, Phan Xuân Minh- Nguyễn ãn Phư c,N Nơng Nghiệp 69