Đồ án Bộ điều khiển lập trình (PLC) và ứng dụng của PLC
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
(PLC) VÀ ỨNG DỤNG CỦA PLC
Trang 57
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
UNIT) .....................................................................................................59
Trang 58
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
A. GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH (PLC – PROGRAMMABLE
LOGIC CONTROLLER)
Trong những năm gần đây bộ điều khiển lập trình PLC được sử dụng ngày càng rộng rãi
trong công nghiệp ở nước ta như là một giải pháp điều khiển lý tưởng cho việc tự động
hóa các quá trình sản xuất. Hiện nay trong nước chưa có một giáo trình tiếng Việt nào
giới thiệu đầy đủ về bộ điều khiển lập trình nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên
cứu. Trên cơ sở khảo sát những tài liệu kỹ thuật về bộ điều khiển lập trình của hãng
Siemens em xin giới thiệu bộ điều khiển lập trình simatic S7- 2000
I/ CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA CPU – (CENTRAL PROCCESS UNIT)
Khái quát chung :
PLC viết tắc của programmable logic controller là thiết bị điều khiển logic cho phép
thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic qua một ngôn ngữ lập trình bộ điều
khiển thỏa mãn các yêu cầu:
Lập trình dễ dàng vì ngôn ngữ lập trình dễ học
Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, tu sửa
Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp
Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp
Giao tiếp với các thiết bị thông tín máy tính, nối mạng các module mở rộng
Giá cả phù hợp
Bộ điều khiển lập trình PLC được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển
truyền thống dùng Rơ le và thiết bị cồng kềnh nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị
dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản. PLC còn thực
hiện các tác vụ định thì và đếm làm tăng khả năng điều khiển, thực hiện logic được lập
trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng, S7-
200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens cấu trúc theo kiển
module có các module mở rộng các module này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập
trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU 212 và CPU 214
về hình thức bên ngoài sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu
vào ra và nguồn cung cấp
CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra có khả năng mở rộng thêm bằng 2 module mở
rộng
CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 7 module
mở rộng
Cấu trúc CPU 212
512 từ đơn (word) tức là 1 kbyte, để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ ghi được
và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với Eprom. Vùng nhớ với tính chất như vậy
được gọi là vùng nhớ non – volatile
512 từ đơn được lưu dữ liệu trong đó có 100 từ nhớ đọc/ ghi thuộc miền non – volatile
8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic
Có thể ghép nối 2 module để mở rộng số cổng vào/ra, bao gồm cả 2 module tương tự
(analog)
Tổng số cổng logic vào/ ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra
64 bộ tạo thời gian trễ (timer) trong đó có 2 timer có độ phân giải 1ms 8 timer có độ
phân giải 10ms và 54 timer có độ phân giải 100ms
64 bộ đếm (counter) chia làm 2 loại loại bộ đếm chỉ đếm tiến và loại vừa đếm tiến vừa
đếm lùi
368 bit nhớ đặc biệt sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc
Trang 59
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu khác nhau bao gồm ngắt truyền thông ngắt theo
sườn lên hoặc sườn xuống. Ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao
(2kHz)
Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi
Cấu trúc CPU 214
CPU 214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra có khả năng mở rộng thêm bằng 7 module
mở rộng
2048 từ đơn (4 kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non – volatile để lưu chương trình (dùng
nhớ có giao diện với EEPROM)
2048 từ đơn (4kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu (trong đó có 512 từ đầu thuộc
miền EEPROM)
IO.O, QO.O, VO.O, SMO.1
Tổng số cổng vào/ ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra
Có 14 ngõ vào từ IO.O IO.1 và I1.O I1.5
Có 10 ngõ ra từ QO.O IO.1 và Q1.O Q1.1
Có thể gắn thêm 1 module mở rộng bao gồm cả module analog
128 timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau 4 timer 1ms, 16 timer 10ms và
108 timer 100ms
Có 128 bộ đếm chia làm hai loại
+ Chỉ đếm lên CTU
+ Vừa đếm lên vừa đếm xuống CTUD
Có 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc
+ SMO.O : luôn ở trạng thái 1
+ SMO.1 : bằng 1 trong vòng quét đầu tiên
Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc xuống,
ngắt thời gian ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung
Có 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2kHz và 7kHz
2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu
PTO (Pulse traisn output) : điều tần
PWM (Pulse width modulation) : điều rộng xung
2 bộ chỉnh tương tự
Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất
nguồn nuôi
Các đèn báo trên S7-200 CPU 214
+ SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên khi PLC bị hỏng
hóc
+ Run (đèn xanh) : đèn xanh chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương
trình được nạp vào trong máy
+ Stop (đèn vàng): đèn vàng chỉ định PLC đang ở chế độ dừng
+ Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định ở trạng thái tức thời của cổng Ix.x (X.X
= 0.0 1.5)
+ Qy.y (đèn xanh): đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y (y.y =
0.0 1.1)
+ TERM : cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC hoặc Run
hoặcStop
II/ CẤU TRÚC BỘ NHỚ :
Bộ điều khiển lập trình S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ. Với 1 tụ có nhiệm vụ duy
trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao
Trang 60
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
đọc và ghi trong phạm vi toàn vùng loại trừ các bít nhớ đặc biệt SM (Special
Memory)chỉ có thể truy nhập để đọc.
Vùng chương trình
Vùng tham sꢀ
Chương trình
Tham sꢀ
Chương trình
Tham sꢀ
C
Vùng dꢀ liꢀu
Dꢀ liꢀu
Dꢀ liꢀu
Vùng đꢀi tưꢀng
Hình II-1: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200
Bꢀ nhꢀ ngoài
EEPROM
Vùng chương trình : là vùng bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương trình
vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được
Vùng tham số : là vùng lưu giữ các tham số như : từ khóa, địa chỉ trạm… cũng giống
như vùng chương trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được
Vùng dữ liệu : là vùng nhớ động được sử dụng cất các dữ liệu của chương trình bao
gồm các kết quả các phép tính nó được truy cập theo từng bit từng byte vùng này được
chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác nhau.
Vùng I (Input image register): là vùng nhớ gồm 8 byte
I (đọc /ghi) : I.O I.7
Vùng Q (Output image register): là vùng nhớ gồm 8 byte
Q (đọc /ghi) : Q.O Q.7
Vùng M (Internal memory bits): là vùng nhớ gồm có 32 byte
M (đọc /ghi) : M.O M.31
Vùng V (Variable memory ): là vùng nhớ gồm có 4096 byte
V (đọc /ghi) : V.O V.4095
Vùng SM : (special memory): là vùng nhớ gồm 86 byte chia làm 2 phần
SMO SM29 chỉ đọc
SMO SM85 chỉ ghi
Vùng đối tượng : là timer (định thì), counter (bộ đếm) tốc độ cao vàv các cổng vào/ra
tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không thuộc kiểu non – volatile
nhưng đọc ghi được.
Timer (bộ định thì) : đọc/ ghi T T127
Counter (bộ đếm): đọc/ ghi C C127
Bộ đệm vào analog (đọc) : AIWO AIW3O
Bộ đệm ra analog (ghi) : AQWO AQW3O
Accumulator (thanh ghi) :ACO AC3
Bộ đếm tốc độ cao : HSCO HSC2
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng từ đơn
(word – 2byte), từ kép (Double word)
III/ CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH :
Chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program)
sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt
Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (End)
Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình con phải được
viết sau lệnh kết thúc chương trình chính đó là lệnh (End)
Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình, nếu cần sử dụng chương
trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc End
Trang 61
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính sau
đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt bằng cách viết như vậy cấu trúc chương trình
được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình có thể trộn lẫn các chương
trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính
Main program
Thực hiện trong 1 vòng quét
.
.
.
End { stop}
Thực hiện khi được chương trình chính gọi
Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt
SBR (n) {no 255}chương trình con
.
.
.
Ret
INT (n) {no 255}chương trình xử lý ngắt
.
.
.
Ret
IV/ PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH :
S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh chương trình bao gồm
một dãy các lệnh
S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập
trình cuối trong một vòng. Một vòng như vậy gọi là dòng quét (scan)
Một vòng quét (Scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào và sau
đó thực hiện chương trình, vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra.
Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và
nhiệm vụ truyền thông. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lập.
Giai đoꢀn nhꢀp
dꢀ liꢀu tꢀ ngoꢀi
Giai đoꢀn chuyꢀn
dꢀ liꢀu ra ngoꢀi
Giai đoꢀn thꢀc hiꢀn
Giai đoꢀn truyꢀn thông
nꢀi bꢀ và tꢀ kiꢀm tra
chương trình
Hình IV –1 : Thực hiện chương tt trong S7-200
Cách lập trình cho S7-200 dựa trên hai g pháp cơ bản : phương pháp hình thang
(ladder logic – viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (statement list viết tắc là
STL)
- Chương trình được viết theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tạo ra một chương trình
theo, kiểu STL tương ứng và ngược lại
Phương pháp LAD : LAD là ngôn ngữ lập trình đồ họa những thành phần cơ bản dùng
trong LAD tương ứng với các thành phần cơ bản dùng để biểu diễn lệnh lôgic như sau:
- Tiếp điểm : là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm rơle các tiếp điểm có thể
thường đóng
, thường mở
Trang 62
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
- Cuộn dây (coil) : là biểu tượng
cấp cho rơle
mô tả rơle mắc theo chiều dòng điện cung
Hộp (box) : là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy
đến hộp thường là các bộ thời gian (timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học
Mạng LAD : là đuờng nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn
bên trái sang nguồn bên phải dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến các cuộn dây
hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.
Phương pháp liệt kê lệnh STL : Phương pháp liệt kê (STL) là phương pháp thực hiện
chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình kể cả
những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC
Để tạo một chương trình dạng STL người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử
dụng của ngăn xếp logic của S7-200 (S0 S8).
Ngăn xếp lôgic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan
đến ngăn xếp, đều chỉ làm việc với bít đầu tiên hoặc với bít đầu và bit thứ hai của ngăn
xếp (S0 S1) giá trị logic mới đều có thể được gửi vào ngăn xếp
V/ CÚ PHÁP LỆNH CƠ BẢN TRONG S7-200
Lệnh vào ra : (Input/ Output)
Load (LD) : lệnh LD nạp giá trị của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xép
có giá trị cũ còn lại ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bít (như hình V-1)
Trư
C0
Sau
m
Trư
C0
Sau
m
LDN
LD
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
Bꢀ đꢀy ra
khꢀi ngăn
Bꢀ đꢀy ra
khꢀi ngn
Load not (LDN) : lệnh LDN nạp giá trị logic nghịch đảo của một tiếp điểm vào trong bit
đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị cũ còn lại trong ng
Hình V-2 : Trꢀng thái cꢀa ngăn
xꢀp trưꢀc và sau khi thꢀc hiꢀn
Hình V-1 : Trꢀng thái cꢀa ngăn
xꢀp trưꢀc và sau khi thꢀc hiꢀn
(hìn
Các dAD nh
hiꢀu lꢀnh LDN
LAD
n
hiꢀu lꢀnh LD
n : I, Q, M, SM, T, C, V (bit)
n
Tiếp điểm thườngđóng sẽ mở
Khi n =1
Trang 63
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Tiếp điểm thường mở sẽ đóng tức thời khi n =
Đồ An Tốt Nghiệp
n
n
1
n: I
I
Tiếp điểm thường đóng sẽ mở tức thời khi n
=1
Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho STL như sau
LỆNH
MÔ TẢ
TOÁN HẠNG
LD n
Lện nạp giá trị logic của điểm n vào bit đầu
tiên trong ngăn xếp
n : I, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
LDN n
LDI n
Lệnh nạp giá trị logic nghịch đảo của điểm n
vào bit đầu tiên trong ngăn xếp
Lệnh nạp tức thời giá trị logic của điểm n và
bit đầu tiên trong ngăn xếp
n: I (bit)
LDNI n
Lệnh nạp tức thời giá trị logic nghịch đảo vào
điểm n vào bit đầu tiên
LAD
MÔ TẢ
TOÁN HẠNG
n : I, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích
khi có dòng điện điều khiển đi qua
Cuộn dây đầu ra được kích tức thời khi
có dòng điều khiển đi qua
n
n : Q (bit)
n
I
+ Mô tả lutput bằng STL
STL
= n
MÔ TẢ
TOÁN HẠNG
n : I, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
Lệnh = sao chép giá trị của đỉnh ngăn xếp tới
tiếp điểm n được chỉ dẫn trong lệnh
Lệnh = I (immediate) sao chép tức thời giá trị
của đỉnh stack tới tiếp điểm n được chỉ dẫn
trong lệnh
=I n
n :Q bit
Lệnh ghi/ xóa giá trị cho tiếp điểm: Set (S) và Reset (R) lệnh dùng để đóng và ngắt các
điểm gián đoạn đã được thiết kế. Trong LAD logic điều khiển đến các cuộn dây thì các
cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm
Trong STL lệnh truyền trạng thái bit đầu của ngăn xếp đến các điểm thiết kế nếu bit
này có giá trị bằng 1 các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm một dãy các tiếp điểm
(giới hạn từ 1 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này – mô
tả lệnh S và R bằng LAD
LAD
MÔ TẢ
TOÁN HẠNG
Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm
kể từ S – bit
Bit
Bit
n
n
S
S-bit : P, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
S
Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể
từ S bit lại chỉ vào timer và counter
thì lệnh sẽ xóa bit đầu ra của timer/
counter
S
n : PB, QB, MB, SMB, VB,
R
AC, hằng số, *VD*AC
Đóng tức thời một mảng gồm n các tiếp
điểm kể từ S bit
Bit
S I
Bit
n
S bit : Q bit
S
S
n: PB, QB, MB, SMB, VB,
Ngắt tức thời một mảng gồm n các tiếp
điểm kể từ địa chỉ S bit
n
AC, hằng số, *VD*AC
R I
Trang 64
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
Mô tả các lệnh set (S) và reset (R) bằng STL
STL
MÔ TẢ
TOÁN HẠNG
S – S.bit – n
Ghi giá trị logic và một mảng gồm n
bit kể từ địa chỉ S.bit
S-bit : P, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
R – S.bit – n
Xóa một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ
S. bit. Nếu S.bit lại chỉ vào timer
counter thì lệnh sẽ xóa bit đầu ra của
timer counter
n : PB, QB, MB, SMB, VB,
AC, hằng số, *VD
SI – S.bit – n
RI – S.bit - n
Ghi tức thời giá trị lôgic 1 vào một
mãng gồm n bit kể từ địa chỉ S.bit
Xóa tức thời một mảng gồm n bit kể
từ địa chỉ S.bit
S bit : Q bit
n: IB, QB, MB, SMB, VB,
AC, hằng số, *VD
Ví dụ : mô tả S và R trong LAD và STL
Lad
IO.O
STL
LD
I0 . 0
Q2 .0
=
S
Q2. 0
Q2.1 .K1
S
Q2 . 1 K1
Q2 . 2 K1
Q1 . 0 K3
Q2.2 .K1
R
R
R
Q1.0 .K3
R
Các lệnh logic đại số boolea
Các lệnh đại số boolean cho phép tạo lập được các mạch logic không có nhớ. Trong
LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch mắc nối tiếp hay song song
các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường mở. STL có thể sử dụng các lệnh
A (And) và O (OR) cho các hàm số hoặc các lệnh AN (And not); ON (Or not) cho các
hàn kín giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh
LỆNH
MÔ TẢ
TOÁN HẠNG
n: I, Q, U, SM, T, C, V
Lệnh thực hiện toán tử (A) và (O) giữa giá trị
logic của tiếp điểm n và giá trị bit đầu tiên trong
ngăn xếp kết quả được ghi lại vào bit đầu tiên
của ngăn xếp
O
A
n
n
AN n
ON n
AI n
OI n
Lệnh thực hiện toán tử (A) và (O) giữa giá trị
logic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bit
đầu tiên của ngăn xếp kết quả được ghi lại vào
bit đầu tiên của ngăn xếp
Lệnh thực hiện toán tử (A) và (O) giữa giá trị
logic của tiếp điểm n và giá trị bit đầu tiên trong
ngăn xếp kết quả được ghi lại vào bit đầu tiên
của ngăn xếp
n : I bit
Trang 65
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
ANI n
ONI n
Lệnh thực hiện toán tử (A) và (O) giữa giá trị
logic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bit
đầu tiên trong ngăn xếp kết quả được ghi lại vào
bit đầu tiên của ngăn xếp
Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm S7-200 còn có 5 lệnh đặc biệt biểu
diễn các phép tính của đại số boolean cho các bit trong ngăn xếp được gọi là các lệnh
Strack logic. Đó là lệnh ALD (And load), OLD (Orload), LPS (logic push), LRD
(logic read) và LPP (logic pop). Lệnh stack logic được dùng để tổng hợp sao chụp
hoặc xóa các mệnh đề logic LAD không có bộ đếm dành cho lệnh strack logic. STL sử
dụng các lệnh stack logic để thực hiện phương trình tổng thể có nhiều biểu thức con,
bảng sau tóm tắt cú pháp gọi các lệnh Stack logic trong STL
LỆNH
MÔ TẢ
TOÁN HẠNG
ALD
Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai của ngăn xếp Không có
bằng phép tính logic và kết quả ghi lại vào bit đầu tiên
giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên 1 bit
OLD
LPS
Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai của ngăn xếp Không có
bằng phép tính logic và kết quả ghi lại vào bit đầu tiên
giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên 1 bit
Lệnh logic sao chụp giá trị của các bit đầu vào bit thứ hai Không có
trong ngăn xếp giá trị còn lại của ngăn xếp bị đẩy xuống 1
bit. Bit cuối cùng bị đẩy ra khỏi ngăn xếp
LRD
LPP
Lệnh sao chép giá trịv của bit thứ hai vào bit đầu tiên trong Không có
ngăn xếp các giá trị còn lại của ngăn xếp giữ nguyên vị trí
Lệnh kéo ngăn xếp lên 1 bit giá trị của bit sau được chuyển Không có
cho bít trước
a- Lệnh AND (A) và OR (O)
Lệnh A và O phối hợp giá trị của một tiếp điểm n với giá trị bit đầu tiên trong ngăn xếp
kết quả phép tính được đặt lại vào bit đầu tiên trong ngăn xếp giá trị của các bit còn lại
trong ngăn xếp không bị thay đổi
b- Lệnh AND AD và OR O XORW XORD lệnh thực hiện các thuật tón logic And,
Or, Exclusive Or của đại số boolean trên 2 byte hoặc 4 byte
Lệnh có tiếp điểm đặc biệt : có thể dùng các lệnh có tiếp điểm đặc biệt để phát hiện
trạng thái của xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị của đỉnh
ngăn xếp)
LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt để tác động vào dòng cung cấp các tiếp điểm đặc
biệt, không có toán hạng riêng của chính chúng và vì thế phải đặt chúng vào vị trí phía
trước của cuộn dây hộp đầu ra. Tiếp điểm chuyển tiếp dương/ âm( các lệnh sườn trước
sau) có nhu cầu về bộ nhớ bởi vậy đối với CPU 214 là 256 lệnh
Trang 66
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
- Mô tả lệnh tiếp điểm đặc biệt trong LAD và STL
LAD
STL
Net work1
LD I0.0
Not
I0.0
1
Not
Q0.1
=
Q0.1
Net work2
LD I0.0
Eu
I0.0
2
P
Q0.2
=
Q0.2
Net work3
LD I0.0
Eu
I0.0
=
Q0.3
3
N
Q0.3
5. Các lệnh điều khiển timer
Timer là hệ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn
thường gọi là khâu trễ
S7-200 có 128 timer (với CPU 214) được chia làm hai loại khác nhau
Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (On Delay Timer) ký hiệu TON
Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive on Delay Timer)ký hiệu TONR
Hai kiểu timer các S7-200 (TON và TONR) phân biệt với nhau trong phản ứng của nó
đối với trạng thái tín hiệu đầu vào
Cả hai kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu từ thời điểm có sườn
lên ở tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng thái từ 0 lên 1 gọi là thời
điểm timer được kích và không tính thời gian khi đầu vào có giá trị logic 0 mà thời gian
trễ tín hiệu được đặt trước
Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0. TON tự động reset còn TONR thì không tự động
reset
Timer TON được dùng để tạo thời gian trễ trong một khoảng thời gian
Timer TONR thời gian trễ sẽ được tạo ra trong nhiều khoảng thời gian khác nhau
Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với ba độ. Phân giải khác nhau độ phân giải 1ms,
10ms, 100ms. Thời gian trễ được tạo ra chính là tích của độ phân giải của bộ timer
được chọn và giá trị đặt trước cho timer
Ví dụ một bộ timer có độ phân giải bằng 10ms và gá trị đặt trước là 50 thì thời gian trễ
sẽ là = 500ms.
Các loại timer của S7-200 (đối với CPU 214) theo TON, TONR
LỆNH
ĐỘ PHÂN GIẢI
1ms
GIÁ TRỊ CỰC ĐẠI
32,767s
CPU 214
T32, T96
TON
10ms
100ms
1ms
327,67s
3276,7s
32,767s
T33T36, T97T100
T37T63, T101T127
T0, T64
TONR
10ms
100ms
327,67s
3276,7s
T1T4, T65 T68
T5T31, T64 T95
Cú pháp khai báo sử dụng timer trong LAD, STL
LAD STL
TOÁN HẠNG
Trang 67
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
TON
Txx
TON – TXX – PT
TXX CPU 32 63
(WORD) 96 127
IN
PT :
VW, T, IW, QW,MV
(WORD) SMW, AC, AIW, VD
*AC, hằng số
PT
TONR – TXX – PT
TONR
TXX CPU 0 31
(WORD) 64 95
Txx
IN
PT :
VW, T, C, IW,QW,
(WORD) MW, SMW
PT
Chú mer TONR giá trị tức thời được lưu lại và không bị thay đổi trong
khoảng thời gian khi tín hiệu đầu vào có logic 0 giá trị của bit không được nhớ mà hoàn
toàn phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời và giá trị đặt trước
6. Các lệnh điều khiển counter
Counter là bộ đếm hiện chức năng sườn xung trong S7-200 các bộ đếm của S7-200
được chia làm hai loại bộ đếm tiến (CTU) và bộ đếm tiến và lùi (CTUD)
Bộ đếm tiến CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào tức là đếm số lần thay đổi
trạng thái logic từ 0 lên 1 của tín hiệu số sườn xung đếm được ghi vào thanh ghi 2 byte
của bộ đếm gọi là thanh ghi C-WORD
Nội dung của C-Word gọi là giá trị đến tức thời của bộ đếm luôn được so sánh với giá
trị đếm tức thời bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt này thì bộ đếm báo ra ngoài bằng cách đặt
giá trị logic 1 vào một bit đặc biệt của nó được gọi là C bit trường hợp giá trị đặc trước
C bit có giá trị logic là 0
Các bộ counter đều có chân nối với tín hiệu điều khiển xóa để thực hiện việc đặt lại chế
độ khởi phát ban đầu (Reset) cho bộ đếm được ký hiệu bằng chữ R trong LAD hay được
quyđịnh trạng thái logic của bit bắt đầu tiên của ngăn xếp trong STL bộ đếm được reset
khi tín hiệu bị xóa này có mức logic 1 hoặc khi lệnh R (reset) thực hiện với Cbit. Khi bộ
đếm được reset cả CWORD và Cbit đều nhận giá trị 0
CU
PV
Cbit
Giá trꢀ tꢀc
C word
Hình 6-1 : Bộ đếm CTU của S7-200
R
Bộ đếm CTUD đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm tiến ký hiệu là CU
trong LAD hoặc bit thứ 3 của ngăn xếp trong STL và đếm lùi khi gặp sườn lên của xung
vào cổng đếm lùi được ký hiệu là CD trong LAD hoặc bit thứ 2 của ngăn xếp trong STL
Trang 68
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
Khi đầu vào logic của chân xóa ký hiệu bằng R trong LAD hoặc bit thứ nhất của ngăn
xếp trong STL có giá trị logic là 1 hoặc bằng lệnh reset với C bit của bộ đếm.
CTUD có giá trị đếm tức thời đúng bằng giá trị đang đếm và được lưu trong thanh ghi
2byte C-Word của bộ đếm. Giá trị đếm tức thời luôn được so sánh với giá trị đặt trước
PV của bộ đếm
Nếu giá trị đếm tức thời lớn hơn bằng giá trị đặt trước thì Cbit có giá trị logic bằng 1
còn các trường hợp khác giá trị logic bằng 0
CU
PV
CD
Cbit
C word
Hình 6-2 : Bộ đếm CTUD của
Bộ đếm tiến CTU có miền giá 32.767
R
Bộ đếm tiến lùi CTUD có miền giá trị đến tức thời từ là –32,768 32.768
Lệnh khai báo sử dụng Bộ đếm trong LAD như sau :
LAD
STL
TOÁN HẠNG
CTU
CXX
CTU Cxx PV
Cxx CPU 214 0 47
80 127
CU
PV: VW, T, C, IW, QW
(Word) MW, SMW, AC, AIW
PV
R
Cxx CPU 214 48 79
CTUD
CXX
CTUD Cxx PV
PV: VW, T, C, IW, QW
(Word) MW, SMW, AC, AIW
Hằng số
CU
CD
PV
7. Cáô nhớ :
R
Các lc hiện việc di chuyển hoặc sao chép số liệu từ vùng này sang
vùng khác trong bộ nhớ.
Trong LAD và trong STL lệnh dịch chuyển thực hiện việc di chuyển hay sao chép nội
dung một byte, một từ đơn, hoặc một giá trị thực từ vùng này sang vùng khác trong bộ
nhớ
Lệnh trao đổi nội dung của hai byte trong một từ đơn thực hiện việc chuyển nội dung
của byte thấp sang byte cao và ngược lại
MOV – B (LAD) lệnh sao chép nội dung của byte in sang byte out
MOVB (STL)
Cú pháp lệnh MOVB trong STL và MOV – B trong LAD
Trang 69
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
LAD
STL
TOÁN HẠNG
IN VB, IB,QB, MB, SMB
MOV
EN
IN OUT
B
*
(byte) AC hằng số *VD AC
MOWB In Out
OUT
VB, IB,QB, MB, SMB
*
(byte) AC *VD AC
MOV – W (LAD)
MOVW (STL)
Lệnh sao chép nội dung của từ đơn IN sang từ đơn OUT
Cú pháp lệnh MOV – V (LAD) MOV – W trong STL
LAD
STL
TOÁN HẠNG
IN VW, T,C ,IW, QW, MW, (từ
MOV-W
đơn) SMW, AC, AIW, hằng
*
số *VD AC
EN
MOVW In Out
Out VW, T,C, IW,QW, MW, SMW,
AC, AIW
IN OUT
Trang 70
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
VI/ SO SÁNH VỚI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC
CHỈ TIÊU SO SÁNH
RƠLE
KHÔNG TIẾP
PLC
ĐIỂM
Giá thành từng chức năng
Kích thước vật lý
Tốc độ điều khiển
Khả năng chống nhiễu
Lắp đặt
Khá thấp
Cồng kềnh
Chậm
Khá tốt
Mất thời gian thiết kế
và lắp đặt
Thấp
Thấp
Rất gọn
Nhanh
Tốt
Mất thời gian
thiết kế
Rất gọn
Nhanh
Tốt
Lập trình
và lắp đặt
đơn giản
Có
Khả năng điều khiển tác vụ
phức tạp
Không
Có
Dễ thay đổi điều khiển
Rất khó
Khó
Khá đơn
giản
Công tác bảo trì
Kém có nhiều công tắc Kém nếu IC hàn
Tốt các
module
được tiêu
chuẩn hóa
bị
Trang 71
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
B- ỨNG DỤNG PLC BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH TRONG ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
I/ ỨNG DỤNG PLC KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU QUAY
THUẬN QUAY, NGHỊCH QUA BA CẤP ĐIỆN TRỞ PHỤ.
Mạch động lực.
+
-
Udm
Ckt
Rkt
T
N
Iu
1K
2K
3K
M
rf1
rf2
rf3
N
T
Rf
Hình I-1: Mạch động lực .
THIẾT BỊ NGOÀI
THIẾT BỊ TRONG PLC
GHI CHÚ
ON/OFF
MT
MN
1K
2K
3K
IO.O
IO.1
IO.2
QO.3
QO.4
QO.5
Ngõ vào on/off
Ngõ vào mở thuận
Ngõ vào mở nghịch
Ngõ ra loại địên trở phụ
Ngõ ra loại địên trở phụ
Ngõ ra loại địên trở phụ
2.Nguyên lý hoạt động .
Đe động cơ có thể hoạt động đóng cầu dao cấp điện cho mạch kích từ và các tiếp điểm
của mạch phần ứng.Khi ta nhấn nút mở máytheo chiều thuận (MT) động cơ sẽ chạy
thuận và khởi động thuận với toàn bộ điện trở phụ(Rf) trong mạch phần ứng sau thời
gian 2s tiếp điểm 1k đóng lại loại một phần điện trở phụ rf1 ra khỏi mạch phần ứng ,sau
thời gian 4s tiếp điểm 2K đóng lại loại tiếp điệ n trở phụ rf2 ra khỏi mạch phần ứng,sau
thời gian 6s tiếp điểm 3K đóng lại loại hết điện trở phụ ra khỏi mạch phần ứng kết thúc
quá trình khởi động động cơ làm việc với điện áp định mức
3.Sơ đồ kết nối plc với thiết bị ngoài
OFF
ON
T
QO.1
IO.O
MT
MN
N
QO.2
QO.3
QO.4
IO.1
IO.2
1K
2K
3K
QO.5
Trang 72
COM
24
VDC
VDC
COM
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
4.Chương trình điều khiển lập trình PLC trong LAD.
Trang 73
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
5.Chương trình điều khiển lập trình plc trong STL.
NETWORK 1
LD I0.0
EU
S
Q0.0, 1
NETWORK 2
LDN I0.0
EU
R
Q0.0, 1
NETWORK 3
LD Q0.0
=
M0.0
NETWORK 4
LD M0.0
LD I0.1
O
Q0.1
ALD
AN Q0.2
Q0.1
=
NETWORK 5
LD M0.0
LD I0.2
O
Q0.2
ALD
AN Q0.1
Q0.2
=
NETWORK 6
LD Q0.1
O
Q0.2
TON T32, +200
NETWORK 7
LD T32
=
Q0.3
TON T33, +20
NETWORK 8
LD T33
=
Q0.4
TON T35, +20
NETWORK 9
LD T35
=
Q0.5
Trang 74
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
NETWORK 10
MEND
II.ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU.
1.Sơ đồ mạch động lực.
R2
BA2
VR2
T2
UJT2
th1
C1
th2
+
+
VR1
D1
L
T1
R1
BA1
VDC
rkt
UJT1
D2
C2
C3
HìnhII-1 Mạch động lực
THIẾT BỊ NGOÀI
THIẾT BỊ PLC
IO.O
IO.1
QO.2
QO.3
GHI CHÚ
Ngõ vào dừng
Ngõ vào chạy
Ngõ ra kích xung th2
Ngõ rakích xung th1
Stop
Run
T2
T1
Trang 75
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
SƠ ĐỒ KẾT NỐI THIÊT BỊ NGOÀI VỚI PLC
OFF
ON
QO.O
QO.1
IO.O
T2
QO.2
QO.3
T1
COM
24
VDC
VDC
COM
2.Nguyên lý làm việc của mạch.
Để động cơ làm việc transistor dẫn xung điều khiển cho th2 mở,tụ điện c1 được nạp đến
điện áp nguồn VDC sau đó kích xung điều khiển th1 mở dẫn điện cấp nguồn cho động
cơ(M) hoạt động .Đồng thời tụ điện c1 được tích điện theo chiều ngược lạiqua cuộn dây
L và diode D1.
Muốn khóa th1 cho xung dònng điện điều khiển mở th2 để điện áp trên tụ C1 được đặt
ngược lên thyristor th1 khóa th1 lại .Khi điều khiển đóng mở thyristor th1 và th2 một cách
chu kỳ theo quy luật khác nhau có thể điều chỉnh điện áp trung bình đặt vào động cơ từ
đó ta sẽ có tốc độ động cơ tương ứng.
3-Chương trình điều khiển PLC trong LAD
Trang 76
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
Chương trình điều khiển PLC trong STL
CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG
CÁCH ĐIỀU KHIỂN GÓC KÍCH SCR
NETWORK 1
LDN I0.0
EU
R
Q0.0, 1
NETWORK 2
LD I0.0
EU
S
Q0.0, 1
NETWORK 3
LD Q0.0
=
Q0.1
NETWORK 4
LD Q0.1
AN T38
TON T37, +5
NETWORK 5
LD T37
=
Q0.2
TON T38, +5
NETWORK 6
LD Q0.1
AN T40
TON T39, +10
NETWORK 7
LD T39
=
Q0.3
TON T40, +10
NETWORK 8
MEND
III/ ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG.
Sơ đồ hệ thống
MÔ TƠ 3
3LS
4LS
2LS
Trang 77
1LS
KHAY
BĂNGTꢀI 2
BĂNGTꢀI O
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
2- Nguyên lý làm việc của hệ thốn
Khi khay đi tới băng tải 1 đóng tiếp điểm hành trình 1LS lại động cơ 3 được cấp điện
chạy thuận kéo cửa lên ,tới khi đụng công tắc hành trình 3LS thì động cơ 3 dừng lại
.Sau đó động cơ 2 và động cơ 1 hoạt động đẩy khay từ băng tải 1 sang băng tải 2 khi
khay qua băng tải 1 tới băng tải 2 mở công tắc hành trình 2LS trên băng tải 2 ra động cơ
1 và động cơ 2 ngừng hoạt động băng tải 1 và băng tải 2 dừng lại động cơ 3 bắt đầu
hoạt động kéo cửa xuống tới khi đụng công tắc hành trình 4LS thì động cơ 3 dừng lại.
Sơ đồ kết nối thiết bị plc với thiết bị ngoài .
RUN
IO.O
QO.O
STOP
1K
2K
QO.1
IO.1
BANGTAI 1
BANGTAI2
QO.2
QO.3
IO.2
IO.3
3
KF
3KR
RAISEDOOR
LOWERDOOR
QO.4
IO.4
IO.5
IO.6
QO.5
QO.6
1LS
2LS
QO.7
Q1.0
IO.7
I1.O
3LS
4LS
Q1.1
COM
I1.1
COM
220
VAC
24
VDC
THIẾT BỊ NGOÀI
Run
Stop
THIẾT BỊ PLC
IO.O
IO.1
CHÚ THÍCH
Ngõ vào chạy
Ngõ vào dừng
Băng tải 1
Băng tải 2
Raise door
Lower door
1LS
2LS
3LS
4LS
Lamp
IO.2
IO.3
IO.4
IO.5
IO.6
IO.7
I1.O
I1.1
Ngõ vào chạy băng tải 1
Ngõ vào chạy băng tải 2
Ngõ vào chạy cửa lên
Ngõ vào chạy cửa xuống
Công tắc hành trình băng tải 1
Công tắc h ành trình băng tải 2
Công tắc hành trình cửa lên
Công tắch ành trình cửa xuống
Ngõ ra đèn báo hoạt động
Ngõ ra băng tải 1 chạy
QO.O
QO.1
1M
Trang 78
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
Ngõ ra băng tải 2 chạy
Ngõ ra cửa kéo lên
Ngõ ra cửa kéo xuống
2M
3MT
3MN
QO.2
QO.3
QO.4
2-Chương trình điều khiển PLC trong LAD
Trang 79
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
Chương trình điều khiển PLC trong STL.
CHƯƠNG TRÌNH STL ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
NETWORK 1
LD I0.0
O
Q0.0
AN I0.1
Q0.0
=
NETWORK 2
LD I0.6
=
Q0.5
NETWORK 3
LD I0.2
AN Q0.0
LDN I0.7
O
A
Q0.5
I1.0
A
Q0.0
OLD
=
Q0.1
NETWORK 4
LD I0.3
LD Q0.1
A
OLD
=
Q0.0
Q0.2
NETWORK 5
LD I0.4
Trang 80
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Đồ An Tốt Nghiệp
AN Q0.0
LD Q0.5
A
Q0.0
OLD
AN I1.0
AN Q0.4
=
Q0.3
NETWORK 6
LD I0.5
AN Q0.0
LDN Q0.1
A
Q0.0
OLD
AN I1.1
AN Q0.3
=
Q0.4
NETWORK 7
MEND
Trang 81
25 trang
15/07/2025
630
Bạn đang xem tài liệu "Đồ án Bộ điều khiển lập trình (PLC) và ứng dụng của PLC", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- do_an_bo_dieu_khien_lap_trinh_plc_va_ung_dung_cua_plc.doc
