Đồ án tốt nghiệp
Bộ mụn điều khiển tự động
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
4
CHƯƠNGI: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN CƠ SỞ HỆ SIMATIC
Giới thiêụ tổng quan về hệ Simatic
Trước hết ta sẽ tìm hiểu SIMATIC là gì? SIMATIC _tự động hoá được
tích hợp một cách tổng thể . SIMATIC là một giải pháp tự động hoá toàn
diện được xây dựng và phát triển bởi hãng Simens. Một hệ thống trong đó
đếm dung lượng nhớ.
- Năm 1976 đã giới thiệu hệ thống đưa tín hiệu vào từ xa.
- Năm 1977 đã dùng đến vi xử lý.
- Năm 1980 PLC phát tri
ển các khối vào ra thông minh nâng cao điều
khiển thuận lợi qua viễn thông, nâng cao phát triển phần mềm, lập trình dùng
máy tính cá nhân.
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
5
- Năm 1985 PLC đã được ghép nối thành mạng PLC.
Ngày nay PLCđã được cải tiến nhiều và đáp ứng tất cả các yêu cầu điều
của khiển như:
Điều khiến số lượng (ON/OFF).
Điều khiển chất luợng( thực hiện các mạch vòng phản hồi: U, I,ω, S).
Thực chất PLC là một máy tính công nghiệp mà quá trình điều khiển
được thể hiện bằng chươ
ng trình. PLC thay thế hoàn toàn các phương pháp điều
khiển truyền thống dùng rơ le, công tắc tơ.
Chính vì vậy PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nó được xem
như là một giải pháp điều khiển lý tưởng các quá trình sản xuất.
1.2. Vị trí, nhiệm vụ của bộ PLC trong hệ thống điều khiển:
Trong hệ thống điều khiển PLC là một khâu trung gian có nhiệm vụ xử lý
các thông tin đầu vào rồ
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
6
Hình 1.1: Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC
Để có thể thực hiện được một chươg trình điều khiển, tất nhiên PLC
phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một
hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển và t
ất nhiên phải có
cổng vào/ ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông
tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều
khiển số, PLC cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như bộ
đếm (Counter), bộ thời gian (Timer)và những khối hàm chuyên dụng.
Thông thường để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế
mà ở đó
phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào/ra khác nhau mà các
bộ điều khiển PLC được thiết kế không được cứng hoá về cấu hình. Chúng
được chia nhỏ thành các module. Số các module được chia nhiều hay ít tuỳ
theo từng bài toán, song tối thiểu phải có một module chính là module CPU.
Các module còn lại là các module nhận/truyền tín hiệu với tín hiệu điều khiển,
các module chức năng chuyên dụng như các module PID, đ
iều khiển động
cơ....Chúng được gọi chung là modul mở rộng. Tất cả các module được gá trên
những thanh ray (Rack).
S
A
Phân đoạn2 Phân đoạn n
…
Phân đo
ạn 1
Phòng điều khiển
trung tâm
Hiện trường
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
8
Hình 1.3: cấu trúc điều khiển tập trung
Khái niệm điều khiển tập trung là việc sử dụng 1 thiết bị điều khiển duy
nhất để điều khiển toàn bộ quá trình kĩ thuật. Một hệ có cấu trúc tập trung là
một hệ thống mà các quá trình đo lường, điều khiển, cảnh báo, lưu trữ số liệu,
chuẩn đoán được thực hiện t
ại trung tâm điều khiển. Trung tâm điều khiển có
thể là các bộ điều khioển số trực tiếp, máy tính lớn, máy tính cá nhân hoặc các
thiết bị điều khiển khả trình, ta sẽ dùng thống nhất bằng thuật ngữ thiết bị điều
khiển.
Hệ thống điều khiển tập trung bao gồm các thiết bị điều khiển, các bộ thu
thập có ch
ức năng thu nhận tín hiệu trường đưa lên máy tính trung tâm. Các quá
trình thu nhận tín hiệu, xử lí thông tin, giám sát quá trình điều khiển đều do
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
9
Hình 1.4: Cấu trúc điều khiển phân tán
Do cấu trúc tập trung có những hạn chế nên một dây truyền sản xuất
thường được chia thành nhiều phân đoạn khác nhau, sử dụng nhiều thiết bị điều
khiển, mỗi phân đoạn được điều khiển bằng 1 hoặc nhiều thiết bị cục bộ. Các
thiết bị cục bộ này được đặt rả
i rác tại các phòng điều khiển của từng phân
đoạn, phân xưởng, ở vị trí không xa với quá trình kĩ thuật, bên cạnh đó quá trình
điều khiển tổng hợp cần sự phối hợp điều khiển giữa các máy tính điều khiển.
Các máy tính được nối mạng với nhau và với một hoặc nhiều máy tính
giám sát trung tâm qua bus hệ thống. Một hệ thống như vậy được gọi là h
ệ
thống có cấu trúc điều khiển phân tán hay còn gọi là hệ điều khiển phân tán
(DCS). Hệ thống bao gồm các module phân tán có chức năng điều khiển phân
tán được liên kết với nhau theo một hệ thống mạng tuân theo các giao thức
truyền thông công nghiệp. Các module này có nhiệm vụ thu thập các tín hiệu đo
lường, sử dụng hệ thống bus trường với kĩ thuật truyền tin số để truyền số li
ệu
lên cấp điều khiển giám sát và ngược lại.
Các module này đồng thời nhận các yêu cầu từ cấp điều khiển giám sát
như gửi số liệu quá trình để lưu trữ số liệu ở trên, điều khiển trực tiếp đối tượng
khi cần, thực hiện các chức năng phân tán trên các công đoạn phân tán, các máy
tính điều khiển. Trạm điều khiển trung tâm có nhiệm v
ụ điều khiển, ra nhiệm vụ
cho các phần điều khiển riêng biệt sau đó giám sát quá trình đó hoặc trực tiếp
u khiển phân tán ngày càng phát triển và
được ứng dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực khác.
3. Các thành phần của một hệ điều khiển phân tán
Cấu hình cơ bản của một hệ điều khiển phân tán bao gồm các thành phần
sau: trạm điều khiển cục bộ (Local Control Station, LCS), các khối điều khiển
cục bộ (Local Control Unit, LCU), hoặc các trạm quá trình (Prcess Station, PS).
Các trạm vận hành (Operator Station, OS). Trạm kĩ thuật (Engieering Station,
ES) và các công cụ phát triể
n. Hệ thống truyền thông (Industrial Ethernet bus,
system bus). Ngoài ra còn có thể thêm các thành phần khác như trạm vào/ra từ
xa (Remote I/O station, các bộ điều khiển chuyên dụng).
3.1. Trạm điều khiển cục bộ
Các trạm điều khiển cục bộ được xác định theo cấu trúc module gồm các
thành phần chính.
Bộ cung cấp nguồn, khối xử lí trung tâm thông thường có dự phòng.
Giao diện với bus hệ thống (cần có dự phòng).
Giao diện với bus tr
ường.
Các module vào/ra số và tương tự, các module vao/ra an toàn cháy nổ.
Một trạm điều khiển cục bộ thường được cài giao diện HART và các
module ghép với phụ kiện. Các thiết bị này được lắp trong tủ điều khiển cùng
với các linh kiện khác. Các tủ điều khiển thường được đặt trong phòng điều
khiển, phòng điện, ở bên cạnh phòng điều khiển trung tâm hoặc rải rác gần các
khu vực hiện trường.
Trạm điều khiển cục bộ đảm nhiệm các chức năng như: Điều khiển quá
trình, điều khiển các mạng vòng kín bằng các thuật toán PID, điều khiển tầng,
các hệ thống hiện đại còn cho phép điều khiển mờ, thích nghi, điều khiển dựa
mô hình. Điều khiển trình tụ, điều khiển logic, điều khi
cố, xử lí, lư
u trữ và quản lí dữ liệu, chuẩn đoán hệ thống, hỗ trợ người vận hành
và bảo trì hệ thống, hỗ trợ lập báo cáo tự động.
Đa số các trạm vận hành chạy trên nền Windows NT/2000 hoặc Unix.
Một trạm vân hành có thể bố trí theo kiểu một người sử dụng. Các phần mềm
trên trạm vận hành thường phải đi kèm đồng bộ với hệ thống, hỗ
trợ chuẩn phần
mềm, chuẩn giao tiếp công nghiệp như: TCP/IP, DDE, OLE, ODBC, OPC.
3.3 Trạm kỹ thuật và các công cụ phát triển
Trạm kỹ thuật cho phép đặt cấu hình hệ thống, cài đặt các công cụ phát
triển, tạo và theo dõi các cấu hình ứng dụng điều khiển và giao diện Người –
Máy, đặt cấu hình tham số hoá các thiết bị trường, có thể sử dụng các khối chức
năng sẵn có trong thư vi
ện để tạo các ứng dụng điều khiển theo phương pháp
khai báo, đặt tham số và ghép nối các khối chức năng.
Một trạm kỹ thuật có các tính chất như: tính hợp sẵn các công cụ phát
triển trong hệ thống, cho phép sử dụng các ngôn ngữ lập trình như FBD, CFC,
SFC, cho phép giao diện với các hệ thống cấp trên, cần có các thư viện khối
hàm chuyên dụng giúp cho việc thiết kế và phát triển hệ thống
ES thực hiện được chức năng phân vùng quản lý hệ thống. Máy tính thực
hiện chức năng của ES có thể dùng chung với trạm vận hành. Thực chất khi cần
mở rộng hệ thống thì trạm ES chính là công cụ đắc lực để thực hiện.
3.4. Bus hệ thống
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Bộ điều khiển phân tán
Cấu trúc lai
4.1. Vào/ra phân tán
Cấu trúc vào/ra tập trung với cách ghép nối điểm -điểm thể hiện một
nhựơc điểm cơ bản là cần số lượng các cáp nối lớn và phương pháp truyền dẫn
tín hiệu giữa các thiết bị trường và thiết bị điều khiển dễ bị ảnh hưởng của
nhiễu, dẫn đến sai số, không chính xác. Chính vì vậy sử dụng cấu trúc vào/ra
phân tán cùng với phương pháp bus trường khắc phục được những nhược điểm
đó. Cấu trúc vào/ra phân tán có nghĩ
a là các module vào/ra được đẩy xuống cấp
trường gần kề với các cảm biến và cơ cấu chấp hành vì vậy được gọi là vào/ra
phân tán hoặc vào/ra từ xa (remote I/O).
Ngoài ra còn có thể sử dụng một cách ghép nối khác là dùng các cảm
biến, hoặc cơ cấu chấp hành thông minh có khả năng nối mạng trực tiếp mà
không cần dùng qua các module vào/ra. Các thiết bị thông minh này có khả
năng xử lí giao thức truyền thông, đảm nhiệm một số ch
ức năng xử lí tại chỗ
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
13
như lọc nhiễu, chỉnh định hay tự đặt chế độ, điểm làm việc, thậm chí còn có thể
thực hiện nhiệm vụ điều khiển đơn giản.
Cấu trúc vào/ra phân tán, cùng phương pháp sử dụng bus trường đem lại
những ưu điểm như: tiết kiệm dây dẫn, công lắp đặt nối dây cũng như giảm kích
một cách toàn diện, chưa đem lại tất cả các lợi thế và ưu điểm của một hệ thống
điều khiển phân tán. Để thể hiện rõ các ưu điểm như độ tin cậy, độ linh hoạt
cao, ta sử dụng cấu trúc lai: là cấu trúc kết hợp cả hai cấu trúc trên nghĩa là sử
dụng các bộ
điều khiển phân tán kết hợp với cấu trúc vào/ra phân tán (sử dụng
bus hệ thống để kết nối các bộ điều khiển phân tán và các máy tính điều khiển
giám sát còn bus trường để kết nối với các module vào/ra phân tán hay các thiết
bị vào/ra phân tán).
III.Giới thiệu về bộ PLC S7-300:
PLC: Thiết bị điều khiển logic khả trình (P
rogrammable Logic Control) là
loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
14
một ngôn ngữ lập trình. PLC là một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật
toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh ( với PLC
khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trong bộ
nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình ( Khối OB, FC hoặc FB) và được
thực hiện theo chu kỳ vòng quét.
Để thực hiện được chươ
ng trình thì PLC phải có tính năng như một máy
tính, nghĩa là phải có CPU, hệ điều hành, bộ nhớ, các cổng vào ra. Ngoài ra
Điện áp ra: 24VDC, chống ngắn mạch
Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)
2. Module CPU
Modul CPU là modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ
thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS 485)... và có thể còn có một vài
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
15
cổng vào/ra số. Các cổng vào/ra số có trên modul CPU được gọi là cổng
vào/ra onboard.
Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau. Nói chung chúng
được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như modul 312, modul 314, modul
315...
Những modul 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 cho việc sử dụng các cổng vào/ra onboard
này sẽ
được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM
(Intergrated Function Module). Ví dụ modul 312 IFM, modul 314 IFM...
Ngoài ra còn có các loại modul 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. 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 CPU được
phân biệt với những modul CPU khác bằng thêm cụ
m từ DP (Distributed Port)
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
16
module I/O phân tán được thiết lập bằng STEP7 tương tự như các I/O
module tập trung,do vậy S7-300 có thể được sử dụng làm master hoặc
slave.
• Tính năng chia sẻ
Có thể điều khiển vận hành, giám sát và lập trình thông qua cả hai giao
diện (MPI, DP) ví dụ cho 1 thiết bị PG có thể lập trình, hoặc vận hành
nhiều CPU, hoặc nhiều PG có thể truy cập 1 CPU.
• Giao diện phụ
Ngoài giao diện MPI hay DP, S7 -300 còn có thêm 1 số cổng serial (PtP-
point to point), nối các máy quét. Đây là giao diệ
n RS422/485 cho phép
tốc độ truyền 38.4Kbit/s.
Một số CPU có cấu trúc các đầu vào /ra đặc biệt để đếm hoặc đo những
máy phát xung, hoặc có các chức năng tích hợp để điều khiển vị trí với
những đầu ra đặc biệt.
2.2. Các họ CPU S7-300 và các Modul
Có nhiều loại CPU khác nhau để lựa chọn tuỳ theo các yêu cầu khác nhau
từ đơn giản đến phức tạp. Từ những CPU chỉ
có chức năng cơ bản (thực hiện
lệnh, I/O nối trực tiếp qua MPI) đến các CPU có module I/O và giao diện truyền
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
17
Bộ đếm 64 64 64
Bộ thời gian 128 128 128
Số module 8 8 8
Số CC/CE 1/0 1/3 1/3
Số đầu vào/ra 256 1024 1024
Số đầu vào/ra
tương tự
64/32 256/128 256 hoặc 128 O
tập trung
Giaodiện truyền
thông
MPI MPI MPI
Mạng làm việc PROFIBUS
INDUSTRIAL
ETHRNET
PROFIBUS
INDUSTRIAL
ETHRNET
PROFIBUS
INDUSTRIAL
ETHRNET
2.2.2. Các họ CPU tích hợp module chức năng
1/0 1/3 1/0 1/3
Số đầu
vào/ra
256 1024 256 1024
Số đầu
vào/ra
tương tự
64/32 256/128 640/32 256/128
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
18
Hàm chức
năng
Hai bộ gỉai mã
2 kênh điều
chế xung
3 bộ giải mã
3 kênh điều
chế xung
Điều khiển
PID
1 Bộ đếm
1 kênh đo tần
PROFIBUS
INDUSTRIAL
ETHRNET
2.2.3. Các module tích hợp thêm giao diện khác
CPU 313C-2PtP và CPU314-PtP có thêm cổng serial (point to point) cho
phép nối thêm với một số thiết bị ngoại vi. CPU 313C-2DP và CPU 314C-2DP
là loại CPU vừa tích hợp các hàm chức năng,các đầu vào/ra và có thêm giao
diện PROFIBUS-DP.
CPU315-2DP,CPU316-2DP,CPU318-2DP: Có thêm một giao diện
PROFIBUS –DP ngoài giao diện MPI có sẵn. Ngoài ra riêng với 318-2DP có
thể dùng giao diện MPI như giao diện PROFIBUS-DP.
Loại CPU312C
-2PtP
CPU314C
-2PtP
CPU313
-2DP
CPU314
-2DP
CPU315
-2D
CPU316
-2DP
CPU318
-2DP
Bộ
nhớ
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
19
lệnh
Bít
nhớ
2048 2048 1024 2048 2048 2048 8192
Bộ
đếm
256 256 256 256 64 64 512
Bộ
thời
gian
256 256 256 256 128 128 512
Số
modul
e
31 31 31 31 32 32 32
Số
CC/C
E
1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/3
Số đầu
vào/ra
số
Ba bộ gảI
mã
Ba kênh
điều chế
xung
Ba kênh
đo tần
Điều
khiển PID
Bốn bộ
giải mã
Bốn kênh
điều chế
xung
Bốn kênh
đo tần
Điều
khiển vị
trí PID
Ba bộ
gảI mã
3 kênh
điều chế
xung
3 kênh
đo tần
Điều
khiển
PID
Giao
diện
MPI
RS485/42
MPI
RS485/42
MPI
PROFIB
MPI
PROFIB
MPI
PROFIB
MPI
PROFIB
32
(MPI)
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
20
truyền
thông
2 2 US-DP
số slave/
trạm 32
US-DP
khiển riêng, ví dụ như module điều khiển động cơ bước, modul
điều khiển
động cơ servo, modul PID, modul điều khiển vòng kín.
5. Module ghép nối - IM (interface modul): modul ghép nối. đây là loại
modul chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các modul mở rộng lại với
nhau thành một khối và được quản ly chung bởi modul CPU. Thông thường
các modul mở rộng được gá liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack. Trên
mỗi một rack chỉ có thể gá được nhiều nhất 8 modul mở rộng (không kể
modul CPU, modul nguồn nuôi. M
ột modul CPU S7-300 có thể làm việc
trực tiếp được với nhiều nhất 4 Racks và các Racks này phải được nối với
nhau bằng modul IM.
6. Module truyền thông – CP ( Communication modul): Phục vụ truyền
thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.
3.2. Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ:
3.2.1. Kiểu dữ liệu:
Một chương trình ứng dụng S7 – 300 có thể sử dụng các kiểu dữ liệu sau:
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
21
- BOOL: Với dung lượng 1 bit và có giá trị là 0 hoặc 1 ( đúng hoặc sai ). Đây là
kiểu dữ liệu cho biến hai trị.
- BYTE: Gồm 8 bits, thường được dùng để biểu diễn một số nguyên dương
trong khoảng từ 0 đến 255 hoặc mã ASCII của một ký tự.
ớ I, thông thường chương trình ứng dụng
không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng
vào từ bộ đệm I.
+. Q ( Process image output): Miền bộ nhớ đệm các dữ liệu cổng ra số.
Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ
đệm Q tới các cổng ra số. Thông thường chương trình không trực tiế
p gán giá trị
tới cổng ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ nhớ đệm Q.
+ M ( Miền các biến cờ ): Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này
để lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit(M) byte(MB), từ
(MW) hay từ kép (MD).
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
22
+ T : Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer ) bao gồm việc lưu trữ giá trị
thời gian đặt trước ( PV - Preset value ) ,giá trị đếm thời gian tức thời ( CV -
Current value ) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ thời gian.
+ C : Miền nhớ phục vụ bộ đếm ( Counter ) bao gồm việc lưu giữ giá trị
đặt trước ( PV - Preset value ),giá trị đếm tức thời (CV - current value ) và giá
trị logic đầu ra của bộ đếm.
+ PI: Miền địa chỉ cổng vào các module tương tự (I/O: external input
).Các giá trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và
chuyển tự động theo những địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy cập
miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc từng kép (PID).
+ PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự (I/O - external
ẫn luôn
đọc được cùng một giá trị từ I và giá trị đó chính là giá trị của cổng vào có tại
thời điểm đầu vòng quét. Cũng như vậy, nếu chương trình ứng dụng nhiều lần
thay đổi giá trị cho một cổng ra số thì do nó chỉ thay đổi giá trị cho một cổng ra
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
23
số thì do nó chỉ thay đổi nội dung bit nhớ tương ứng trong Q nên chỉ có giá trị ở
lần thay đổi cuối cùng mới thực sự được đưa tới cổng ra vật lý của module DO.
Khác hẳn với việc đọc/ ghi cổng số, việc truy nhập cổng vào/ ra tương tự
lại được CPU thực hiện trực tiếp với module mở rộng (AI/AO). Như vậy mỗi
lệnh đọc giá tr
ị từ địa chỉ thuộc vùng PI sẽ thu được một giá trị đúng bằng giá trị
thực có ở cổng tại thời điểm thực hiện lệnh. Tương tự khi thực hiện lệnh gửi
một giá trị (số nguyên 16 bits) tới địa chỉ của vùng PQ (Periphenal Output), giá
trị đó sẽ được gửi ngay tới cổng ra tương tự của module. Do sự phân chia địa
chỉ và đặ
c thù về tổ chức bộ nhớ của
S7-300 chỉ có các module vào/ ra số mới có bộ đệm còn các module vào/ ra
tương tự thì không, chúng chỉ được cung cấp địa chỉ để truy nhập (địa chỉ PI và
PQ). Tuy nhiên PI và PQ được cung cấp nhiều hơn AI/AO nên tạo khả năng kết
nối các cổng vào / ra số với những địa chỉ dôi ra trong PI/PQ giúp chương trình
ứng dụng có thể truy nhập trực tiếp các module DI/DO mở rộng để có giá trị t
ức
thời tại cổng mà không cần thông qua bộ đệm I, Q.
Chuyển dữ liệu từ
cổng vào tới I
Chuyển dữ liệu
từ Q tới cổng ra
Thực hiện
chương trình
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
24
Bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào/ra tương tự nên các lệnh
truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông
qua bộ đệm.
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian
vòng quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định tức là không phải
vòng quét nào cũng thực hiện trong khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét
thực hiện lâu có vòng quét thực hiện nhanh tu
ỳ thuộc vào số lệnh trong chương
trình được thực hiện, vào khối dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó.
Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc
gửi tín hiệu điều khiển tới các đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng
thời gian vòng quét. Nói cách khác thời gian vòng quét quyết định tính thời gian
thực của ch
ương trình điều khiển trong PLC. Thời gian vòng quét càng ngắn thì
tính thời gian thực của chương trình càng cao.
Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt như khối
bản. Đó là:
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
25
- 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 phép bởi
nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều
có cấu trúc chung "tên lệnh" + "toán dạng".
- Ngôn ngữ "hình thang", ký hiệu là LAD (Ladder logic): Đây là dạng
ngôn ngữ đồ hoạ thích h
ợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển
logic.
- Ngôn ngữ "hình khối", ký hiệu là FBD (Function block diagram): Đây
cũng là kiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều
khiển số.
Hình 2.: Ba kiểu ngôn ngữ lập trình cho S7-300
Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang được dạng
STL, nhưng ngược lại thì không. Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD
hay FBD (hình 3.5). Cũng chính vì lý do đó, STL được chọn làm ngôn ngữ lập
trình minh họa trong đồ án này
1. Ngôn ngữ lập trình STL
Nội dung của một toán hạng: I0.0
Giá trị logic của một toán hạng/ biểu thức: M0.0
Lệnh Cú pháp Chức năng
AND A (I0.0) FC=0
⇒
RLO= I0.0
FC= 1
⇒
RLO= (RLO)
∩
(I0.0)
AN AN (I0.0)
FC= 0
⇒
RLO=
)0.0( I
FC= 1
⇒
RLO= (RLO)
∩
)0.0( I
O O (I0.0) FC= 0
⇒
RLO= I0.0
FC= 1
⇒
RLO= (RLO)
đảo của
một biểu
AN( FC=0
⇒
RLO= M0.0
FC= 1
⇒
RLO= (RLO)
∩
)0.0(MSTL
LAD
FBD
Hình 2.2:
STL là ngôn ngữ mạnh nhất trong ba loại ngôn ngữ
lập trình cho S7-300.
Đồ án tốt nghiệp Bộ mụn điều khiển tự động
Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hoàng Sơn - Đỗ Thị Thà
27
thức
Lệnh thực
hiện phép
tính V với
)0.0(M
Thực hiện
phép tính
exclusive
or
X (I0.0) FC=0
⇒
RLO= M0.0
FC= 1
⇒
Nếu nội dung của RLO khác của
M0.0 thì RLO= 1
Nếu nội dung của RLO không khác
của M0.0 thì RLO= 0
Thực hiện
phép tính
exclusive
or not
XN (I0.0)
FC=0
⇒
RLO=
)0.0(M
FC= 1
⇒
)0.0(M
FC= 1
⇒
RLO=
)(RLO
khi M0.0= 0
Copyright: Tài liệu đại học ©