dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 4
1.2 PHÂN LOẠI
PLC được phân loại theo 2 cách:
¾ Hãng sản xuất: Gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Misubishi, Alenbratlay…
¾ Version:
Ví dụ: PLC Siemen có các họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo.
PLC Misubishi có các họ: Fx, Fx
0
, Fx
ON
1.3 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG
1.3.1 Các bộ điều khiển
Ta có các bộ điều khiển: Vi xử lý, PLC và Máy tính.
1.3.2 Phạm vi ứng dụng
1.3.2.1 Máy tính
• Dùng trong những chương trình phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao.
• Có giao diện thân thiện
• Tốc độ xử lý cao
• Có thể lưu trữ với dung lượng lớn
1.3.2.2 Vi xử lý
• Dùng trong những chương trình có độ phức tạp không cao (vì chỉ xử lý 8 bit).
• Giao diện không thân thiện với người sử dụng
• Tốc độ tính toán không cao.
• Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít
1.3.2.3 PLC
• Độ phức tạp và tốc độ xử lý không cao
• Giao diện không thân thiện với người sử dụng
• Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít
• Môi trường làm việc khắc nghiệt
1.4 CÁC LĨNH VỰC ỨNG DỤNG PLC
PLC được sử dụng khá rộng rãi trong các ngành: Công nghiệp, Máy nông nghiệp,
Thiết bò y tế, tô (xe hơi, cần cẩu…)…
1.5 CÁC ƯU ĐIỂM KHI SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VỚI PLC:
- Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu dùng rơ le.
- Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chương trình (phần mềm)
điều khiển.
- Chiếm vò trí không gian nhỏ trong hệ thống.
- Nhiều chức năng điều khiển.
- Tốc độ cao.
- Công suất tiêu thụ nhỏ.
- Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt.
- Có khả năng mở rộng số lượng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào/ra chức năng.
- Tạo khả năng mở ra các lónh vực áp dụng mới.
- Giá thành không cao.
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 5
Chính nhờ những ưu thế đó, PLC hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ
thống điều khiển tự động, cho phép nâng cao năng suất sản xuất, chất lượng và sự đồng
nhất sản phẩm, tăng hiệu suất , giảm năng lượng tiêu tốn, tăng mức an toàn, tiện nghi và
thoải mái trong lao động. Đồng thời cho phép nâng cao tính thò trường của sản phẩm.
1.6 GIỚI THIỆU CÁC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH
Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối
tượng sử dụng khác nhau. PLC S7-300 có 5 ngôn ngữ lặp trình cơ bản. Đó là:
¾ Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic).
Đây là ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch logic.
¾ Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement list).
Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình được
ghép gởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất đònh, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều
có cấu trúc chung là “tên lệnh” + “toán hạng”.
¾ Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram).
Đây cũng là ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch
điều khiển số.
¾ Ngôn ngữ GRAPH.
Đây là ngôn ngữ lập trình cấp cao dạng đồ hoạ. Cấu trúc chương trình rõ ràng,
chương trình ngắn gọn. Thích hợp cho người trong ngành cơ khí vốn quen với giản đồ
Grafcet của khí nén.
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 6
Hình 1.5
¾ Ngôn ngữ High GRAPH.
Hình 1.6
Là dạng ngôn ngữ lập trình phát triển từ ngôn ngữ lập trình GRAPH.
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 7
Chương 2: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC HỌ S7
2.1 CÁC TIÊU CHUẨN VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỌ S7-200, S7-300
Xem phụ lục 1
2.2 CÁC TÍNH NĂNG CỦA PLC S7-300, S7-200
2.2.1 S7-300
• Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi
trung bình
• Có nhiều loại CPU
• Có nhiều Module mở rộng
• Có thể mở rộng đến 32 Module
• Các Bus nối tích hợp phía sau các Module
• Có thể nối mạng Multipoint Interface (MPI), Profibus hoặc Industrial Ethernet
• Thiết bò lập trình trung tâm có thể truy cập đến các Module
• Không hạn chế rãnh
• Cài đặt cấu hình và thông số với công cụ trợ giúp “HW-Config.
2.2.2 S7-200
• Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi hẹp
• Có nhiều loại CPU
• Có nhiều Module mở rộng
• Có thể mở rộng đến 7 Module
• Bus nối tích hợp trong Module ở mặt sau
• Có thể nối mạng với cổng giao tiếp RS 485 hay Profibus
• Máy tính trung tâm có thể truy cập đến các Module
• Không qui đònh rãnh cắm
• Phần mềm điều khiển riêng
• Tích hợp CPU, I/O nguồn cung cấp vào một Module
• “Micro PLC với nhiều chức năng tích hợp.
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 8
2.3 CÁC MODULE CỦA PLC S7-300, S7-200
2.3.1 S7-300
Hình 2.1
¾ Module CPU
Module CPU là module chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ đònh thì, bộ
đếm, cổng truyền thông (RS 485) … và có thể còn có một vài cổng vào/ra số. Các cổng
vào/ra số có trên module CPU được gọi là cổng vào/ra onboard như CPU 314IFM.
Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau. Nói chung chúng được
đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như module CPU312, module CPU314, module
CPU315….
Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra
onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều
hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ phân biệt với nhau trong tên
gọi bằng cách thêm cụm chữ cái IFM (Intergrated F
unction Module). Ví dụ module
CPU313IFM, module CPU314IFM…
Ngoài ra, còn có các loại module CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng
truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán như mạng
PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là
những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại
module CPU này được phân biệt với các loại module CPU khác bằng cách thêm cụm từ
DP (Distributed Port). Ví dụ như module CPU315-2DP.Tham khảo hình dưới:
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 9
Hình 2.2 Cổng giao tiếp của các PLC
Các loại module mở rộng:
¾ PS (Power S
upply): Module nguồn nuôi, có 3 loại 2A, 5A và 10A.
¾ SM (Signal M
odule): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, gồm có:
• DI (Digital I
nput): Module mở rộng các cổng vào số với số lượng cổng có
thể là 8, 16 hoặc 32 tùy theo từng loại module. Gồm 24VDC và 120/230V AC.
• DO (Digital O
utput): Module mở rộng các cổng ra số với số lượng cổng có
thể là 8, 16 hoặc 32 tùy theo từng loại module. Gồm 24VDC và ngắt điện từ.
• DI/DO (Digital I
nput/Digital Out): Module mở rộng các cổng vào/ra số với
số lượng cổng có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/16 ra tùy theo từng loại module.
• AI (Anolog I
nput): Module mở rộng các cổng vào tương tự. Về bản chất
chúng là những bộ chuyển đổi tương tự số 12 bits (AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự được
chuyển đổi thành một tín hiệu số (nguyên) có độ dài 12 bits. Số các cổng vào tương tự có
thể là 2, 4 hoặc 8 tùy theo loại module. Tín hiệu vào có thể là áp, dòng, điện trở.
• AO (Anolog O
utput): Module mở rộng các cổng ra tương tự. Chúng là
những bộ chuyển đổi số tương tự 12 bits (DA). Số các cổng ra tương tự có thể là 2, 4 hoặc
8 tùy theo loại module. Tín hiệu ra có thể là áp hoặc dòng.
• AI/AO (Analog I
nput/Analog Output): Module mở rộng các cổng vào/ra
tương tự. Số các cổng tương tự có thể là 4 vào/2 ra hoặc 4 vào/4 ra tùy theo từng loại
module.
¾ IM (Interface M
odule): Module ghép nối. Đây là loại module chuyên dụng có
nhiệm vụ nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý
chung bởi một module CPU. Thông thường các module mở rộng được gá liền với nhau
trên một thanh đỡ gọi là rack (hình 2.3). Trên mỗi thanh rack chỉ có thể gá tối đa 8
module mở rộng (không kể module CPU, nguồn nuôi). Một module CPU S7-300 có thể
làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 racks và các racks này phải được nối với nhau bằng
module IM (xem hình 2.4).
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 10
Hình 2.3 Thanh rack
Hình 2.4 Sơ đồ phân bố các racks
¾ FM (Function M
odule): Module có chức năng điều khiển riêng, ví dụ như
module điều khiển động cơ servo, module điều khiển động cơ bước, module PID, module
điều khiển vòng kín, Module đếm, đònh vò, điều khiển hồi tiếp …
¾ CP (Communication M
odule): Module phục vụ truyền thông trong mạng
(MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet) giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy
tính.
Hình sau là cấu hình đầy đủ của một thanh Rack và sơ đồ kết nối nhiều Rack:
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 11
Hình2.5 Cấu hình một thanh rack của PLC S7-300
Hình 2.6 Cấu hình tổng quát của một PLC S7-300 với 4 thanh rack nối với nhau nhờ module
IM và cáp nối 368
¾ Phụ kiện
Bus nối dữ liệu (Bus connector).
¾ Kiểm tra phần cứng
Kiểm tra bằng cách nhìn LED ở bộ nguồn
Bảng 2.1
LED “DC 24V TRẠNG THÁI PHẢN ỨNG CỦA NGUỒN
Sáng liên tục Có điện áp 24V Có điện áp 24V
Chớp Mạch ra quá tải:
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 12
LED “DC 24V TRẠNG THÁI PHẢN ỨNG CỦA NGUỒN
Cao đến 130%
(động)
Cao đến 130%
(tónh)
Bò sụt áp
Điện áp được hồi phục khi không còn quá tải
Cao đến 130% tónh
Điện áp suy giảm, giảm tuổi thọ
Off Ngắn mạch lối ra Mất điện áp, tự động hồi phục khi ngắn mạch
được loại bỏ
Off Quá áp hay thấp áp
phần sơ cấp
Quá áp có thể gây thiệt hại.
Khi bò thấp áp tự động ngắt
Kiểm tra bằng cách nhìn LED ở CPU của S7 – 300
Hình 2.7
• Trạng thái hiển thò LED:
- SF = Lỗi nhóm, chương trình sai hay lỗi từ khối chuẩn đoán
- BATF = Lỗi Pin, Pin hết hay không có pin
- DC5V = Báo có 5 VDC
- FRCE = Sáng lên khi biến cưỡng bức tác động
- RUN = Nhấp nháy khi CPU khởi động, ổn đònh ở chế độ RUN
- STOP = Ổn đònh ở chế độ STOP
Chớp chậm khi có yêu cầu RESET bộ nhớ
Chớp nhanh khi đang RESET bộ nhớ
• Chìa khóa công tắc: Để đặt bằng tay các trạng thái hoạt động của CPU
- MRES = Reset bộ nhớ (Reset khối)
dieukhientudong.net
Giáo trình PLC Bộ môn Điều khiển tự động
ThS. Lê Văn Bạn S7200-S7300
KS. Lê Ngọc Bích Trang 13
I0.0
1L+1M
1M
DC24V OUTPUTS
DC
24V
DC
24V
INPUTS
0.0
0.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.3
0.3
2L+2M
2M
0.4
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.7
0.7
1.0
1.0
1.1
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
M
M
L+
L+ DC
SENSOR
SUPPLY
I1.0
TERM
STOP RUN VR1
Q0.0
SF
Q1.0
01
I0.1
I1.1
Q0.1
RUN Q1.1
Cổng truyền thông
I0.2
I1.2
Q0.2STOP
I0.3
I1.3
Q0.3
I0.4
I1.4
Q0.4
I0.5
I1.5
Q0.5
I0.6 Q0.6
I0.7 Q0.7
CPU-214
6ES7 214-1AC00
SIEMENS
SIMATIC
S7-200
- STOP = Trạng thái dừng STOP, chương trình không thực hiện
- RUN-P = Trạng thái chạy RUN, CPU thực hiện chương trình
- RUN = Chương trình được thực hiện, hoặc có thể, tuy nhiên, chỉ đọc
thôi không sửa được chương trình.
Kiểm tra bằng cách nhìn LED ở khối Digital
Hình 2.8
Mỗi kênh vào/ra của các modul đều được hiển thò bằng LED. Chúng có công
dụng có thể cho biết vò trí lỗi của chương trình. Chúng chỉ thò trạng thái quy trình
hoặc trạng thái bên trong trước bộ giao tiếp quang điện.
2.3.1 S7-200
Hình 2.9
Tích hợp CPU, I/O nguồn cung cấp vào một Module. Có nhiều loại CPU: CPU212, CPU 214,
CPU 215, CPU 216… Hình dáng CPU 214 thông dụng nhất được mô tả trên hình 2.1.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét