Bài thực tập chuyên đề: Thử nghiệm lập trình cho bộ điều khiển khả lập trình (PLC)

Chia sẻ: Sc< >ript Kiddies | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

847
lượt xem 478
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các bộ điều khiển khả lập trình (PLC) hiện nay đã được ứng dụng khá rộng rãi: trong sản xuất, trong nghiên cứu khoa học để tự động hóa nhiều quá trình.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài thực tập chuyên đề: Thử nghiệm lập trình cho bộ điều khiển khả lập trình (PLC)

Bµi thùc tËp chuyªn ®Ò tHö NGHIÖM LËP TR×NH CHO Bé ®iÒu khiÓn kh¶ lËp tr×nh (PLC) 1. Mục đích C¸c bé ®iÒu khiÓn kh¶ lËp tr×nh (PLC) hiÖn nay ®· ®−îc øng dông kh¸ réng r·i: trong s¶n xuÊt, trong nghiªn cøu khoa häc ®Ó tù ®éng ho¸ nhiÒu qu¸ tr×nh. Trong nhµ tr−êng, nhiÒu tr−êng §¹i häc ®· d¹y trong gi¸o tr×nh vÒ "§iÖn tö c«ng nghiÖp", vÒ "Tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh". ThËm chÝ nhiÒu n¬i ®· më nh÷ng líp ®µo t¹o theo chøng chØ chuyªn vÒ "øng dông vµ lËp tr×nh cho PLC". NhiÒu sinh viªn c¸c tr−êng C«ng NghÖ sau khi ra tr−êng ®· "lµm viÖc" chØ trªn c¸c hÖ thèng PLC. V× vËy, trong khu«n khæ c¸c bµi thùc tËp chuyªn ®Ò cho sinh viªn nh÷ng n¨m cuèi mét phÇn vÒ thùc tËp lËp tr×nh ®Ó ®−a mét hÖ thèng PLC vµo ho¹t ®éng lµ rÊt cÇn thiÕt. Trong khu«n khæ bµi viÕt nµy, nh÷ng vÊn ®Ò sÏ ®−îc tr×nh bµy nh− sau: • Nh÷ng hiÓu biÕt chung vÒ PLC • Nh÷ng th«ng sè kü thuËt cña PLC SIEMENS S7 200 • TËp lÖnh dïng cho PLC SIEMENS S7 200 • Nh÷ng viÖc ph¶i lµm trong khu«n khæ bµi thùc tËp 2. Dụng cụ thực nghiệm PLC SIEMENS S7 200 TËp lÖnh dïng cho PLC SIEMENS S7 200 A. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Lập trình và dữ liệu Mét PLC cã thÓ ®−îc sö dông mét c¸ch kinh tÕ hay kh«ng chÞu ¶nh h−ëng lín cña nh÷ng thuËn tiÖn vµ dÔ dµng s½n cã vµ th−êng trùc trªn panen lËp tr×nh. Tr¸i víi ®iÒu khiÓn sè, chØ cã thÓ dïng ®−îc bé ®iÓu khiÓn kh¶ lËp tr×nh nÕu cã mét panen lËp tr×nh lu«n s½n sµng. Nh− vËy khi trang bÞ mét bé PLC còng ®ång thêi ph¶i trang bÞ mét panen lËp tr×nh cña cïng mét nhµ chÕ t¹o. Ngay c¶ khi m«®un ®Çu vµo ®−îc tiªu chuÈn ho¸, th× vÉn ®ßi hái bé PLC ph¶i cã nh÷ng bé ®Çu ra kh¸c nhau vµ ®Æc biÖt. - - 105
Sù kh¸c nhau chÝnh gi÷a bé ®iÒu khiÓn kh¶ lËp tr×nh vµ c«ng nghÖ r¬le hoÆc b¸n dÉn lµ ë chç kü thuËt nhËp ch−¬ng tr×nh vµo bé ®iÓu khiÓn nh− thÕ nµo (h×nh 1). Trong ®iÒu khiÓn r¬le, bé ®iÓu khiÓn chuyÓn ®æi bao gåm mét c¸ch c¬ häc nh÷ng m«®un c¸ thÓ phï hîp víi ch−¬ng tr×nh m¹ch vµ d·y ®iÒu khiÓn ®−îc kiÓm so¸t b»ng tay th«ng qua viÖc nèi d©y do ®ã mµ cã tõ kü thuËt: “®iÒu khiÓn cøng”. Tr¸i l¹i, viÖc nhËp mét d·y ®iÒu khiÓn vµo mét PLC ®−îc thùc hiÖn th«ng qua mét panen lËp tr×nh vµ mét ngo¹i vi ch−¬ng tr×nh, cã thÓ chØ ra mäi ph−¬ng ph¸p vµ qui tr×nh cã thÓ ®Ó nhËp l«gic vµo c¸c bé phËn l−u tr÷ ®iÖn tö. H×nh 1: Sù kh¸c biÖt gi÷a ®iÒu khiÓn b»ng m¹ch cøng vµ PLC. H×nh 1 la s¬ ®å khèi tr×nh bµy sù kh¸c biÖt gi÷a PLC vµ bé ®iÓu khiÓn b»ng m¹ch cøng trªn ph−¬ng diÖn qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ chuÈn bÞ. §Ó lËp tr×nh ng−êi ta cã thÓ sö dông mét trong nh÷ng m« h×nh sau ®©y: • M« h×nh khu«n khæ d©y l−u ®å • M« h×nh khu«n khæ chøc n¨ng liÖt kª c¸c nhiÖm vô • M« h×nh s¬ ®å biÓu ®å nèi d©y hoÆc biÓu ®å m¹ch c«ng t¾c • M« g×nh l−îc ®å phÐp tÝnh khu«n khæ logic ViÖc lùa chän m« h×nh trong sè bèn m« h×nh trªn ®©y cho thÝch hîp lµ tuú thuéc vµo lo¹i PLC vµ ®iÒu quan träng ®èi víi ng−êi dïng lµ lùa chän lo¹i PLC nµo cho phÐp sù giao l−u t− liÖu kh«ng gÆp khã kh¨n vµ tr¸nh ®−îc nh÷ng chi phÝ kh«ng cÇn - - 106
thiÕt. §a sè c¸c thiÕt bÞ l−u hµnh trªn thÞ tr−êng hiÖn nay lµ dïng m« h×nh khu«n khæ d·y hoÆc lµ khu«n khæ biÓu ®å nèi d©y. Nh÷ng thiÕt bÞ hiÖn ®¹i nhÊt cho phÐp ng−êi dïng chuyÓn ®æi tõ mét ph−¬ng ph¸p nhËp nµy sang mét ph−¬ng ph¸p nhËp kh¸c ngay c¶ trong qu¸ tr×nh nhËp, Bëi v× ®éc lËp víi ph−¬ng ph¸p ®−îc dïng, khu«n khæ kh¸c ®−îc t¹o ra ®ång thêi. Kinh nghiÖm cho thÊy lËp t×nh víi kho¸ ký hiÖu vµ chøc n¨ng sÏ g©y ra mét sè vÊn ®Ò nÕu lËp tr×nh viªn ®· quen víi ®iÒu khiÓn b»ng r¬le vµ nÕu biÓu ®å m¹ch c«ng t¾c hiÖn ra trªn mµn h×nh trong qu¸ tr×nh lËp tr×nh gièng hÖt nh− biÓu ®å m¹ch sö dông trong kü thuËt r¬le. MÆt kh¸c nh÷ng ng−êi dóng ®· cã s½n nh÷ng hiÓu biÕt c¬ b¶n vÒ ng«n ng÷ lËp tr×nh ph¸t hiÖn ®−îc r»ng sÏ dÔ dµng h¬n nhiÒu nÕu dïng m« h×nh khu«n khæ d·y. Nh÷ng ch÷ viÕt t¾t gióp trÝ nhí ®−îc dïng trong kü thuËt cã −u ®iÓm lµ chóng kh«ng thu nhá kh¶ n¨ng cña PLC. Do cã nhiÒu ®ßi hái kh¸c nhau mµ c¸c thiÕt bÞ lËp tr×nh ph¶i tho¶ m·n cho nªn ®a phÇn c¸c nhµ chÕ t¹o ®· cung cÊp nhiÒu lo¹i thiÕt bÞ víi nh÷ng kh¶ n¨ng kh¸c nhau. Nh÷ng m« h×nh ®¬n gi¶n nhÊt lµ thÝch hîp ®èi víi thiÕt bÞ thö nghiÖm cho giai ®o¹n khëi ®éng cña lÇn l¾p ®Æt, b¶o qu¶n vµ söa lçi ch−¬ng tr×nh. Chóng cã nh÷ng chøc n¨ng c¬ b¶n sau ®©y: • LËp tr×nh vµ so¹n th¶o khu«n khæ d·y l−u ®å. • T×m kiÕm vµ hiÓn thÝ c¸c ®o¹n b−íc cña ch−¬ng tr×nh, c¸c lÖnh vµ c¸c ®Þa chØ. • BiÓu thÞ tÝn hiÖu ®Çu vµo ®Çu ra vµ kÕt qu¶. • Xo¸ boe, thay ®æi vµ lËp tr×nh cho EPROM c¸c dßng lÖnh, NhiÒu thiÕt vÞ kiÓu míi th−êng ®−îc l¾p thªm mét mµn h×nh hiÓn thÞ vµ m¹ch phèi ghÐp cho b¨ng ghi catxet, m¸y in b¨ng vµ bé dÉ ®éng ®Üa trong vµ ngoµi. Nh÷ng thiÕt bÞ tèi t©n nhÊt ®· xuÊt hiÖn trªn thÞ tr−êng bao gåm mét tr¹m lËp tr×nh tiÖn nghi, cung cÊp cho lËp tr×nh viªn nh÷ng chØ dÉn, nh÷ng t− liÖu ch−¬ng tr×nh cã thÓ tra cøu tù ®éng, cho phÐp nhËp trùc tiÕp c¸c lÖnh vµ t− liÖu mµ kh«ng cÇn dïng bÊt kú mét ng«n ng÷ lËp tr×nh nµo. V× môc ®Ých ®ã cßn cã thÓ dïng m¸y tÝnh c¸ nh©n nÕu cã trang bÞ phÇn mÒm cÇn thiÕt vµ sù lùa chän phÇn cøng nh− h−íng dÉn lËp tr×nh EPROM, kho¸ chøc n¨ng vµ ®Çu nèi mét ®−êng víi PLC cho thao t¸c quan s¸t vµ so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh nÕu RAM ®−îc sö dông Mét khi ch−¬ng tr×nh ®· ®−îc lËp ra th× thiÕt bÞ lËp tr×nh cßn ph¶i thùc hiÖn nh÷ng nhiÖm vô kh¸c nh−: • In khu«n khæ l−u ®å d·y víi nh÷ng chó gi¶i vµ tªn thiÕt bÞ ®−îc ®iÒu khiÓn • In danh s¸ch ®èi chiÕu chØ ra nh÷ng liªn hÖ cña c¸c bé nhí phô, bé thêi gian, vµ nh÷ng bé ®iÒu khiÓn víi c¸c m«®un trong vµ ngoµi. - - 107
• In danh s¸ch ®Þa chØ cã kÌm theo chi tiÕt chØ ra nh÷ng ®Þa chØ ®ã ®−îc g¾n víi ®Çu vµo ®Çu ra; bé nhí phô; bé thêi gian... • In biÓu ®å m¹ch c«ng t¾c chØ ra ®−îc h×nh d¹ng vµ m· hiÖu cña c¸c c«ng t¾c, céng thªm mét sè th«ng tin phô. Mçi nhµ chÕ t¹o cã nh÷ng thiÕt kÕ vµ ph−¬ng thøc thao t¸c thiÕt bÞ lËp tr×nh riªng cña m×nh. Nh÷ng nh©n viªn kü thuËt ch−a cã kinh nghiÖm víi PLC th−êng ®ßi hái hai hoÆc ba tuÇn lÔ ®Ó lµm quen víi panen lËp tr×nh míi vµ ®Ó hiÓu ®−îc nã. Ngay c¶ nh÷ng thao t¸c viªn cã kinh nghiÖm còng cÇn kho¶ng mét tuÇn lÔ huÊn luyÖn míi cã thÓ lµm viÖc trªn lo¹i PLC míi mét c¸ch ®¸ng tin cËy. 2. Bộ nhớ chương trình ChØ cã th«ng qua ch−¬ng tr×nh m¸y tÝnh th× bé PLC míi trë nªn h÷u dông. §a sè c¸c bé nhí hiÖn dïng lµ nh÷ng bé nhí b¸n dÉn vµ b¶ng d−íi ®©y liÖt kª ra nh÷ng ®Æc tr−ng chÝnh cña bèn lo¹i bé nhí th−êng dïng nhÊt ThÕ m¹nh cña ®iÒu khiÓn kh¶ lËp tr×nh so víi c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn m¹ch cøng lµ ë chç trong bé PLC dÔ dµng thay ch−¬ng tr×nh, bá ch−¬ng tr×nh cò n¹p ch−¬ng tr×nh míi trong mét thêi gian ng¾n vµ Ýt tèn kÐm. Tuú thuéc vµo viÖc sù thay ®æi ch−¬ng tr×nh ®ã ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch thay bé phËn cña bé nhí hay lµ b»ng c¸ch thùc tiÕp lËp tr×nh l¹i, ng−êi ta ph©n biÖt hai lo¹i bé nhí: bé nhí thay ®−îc vµ bé nhí lËp tr×nh tù do. Nh÷ng bé ®iÒu khiÓn sö dông kü thuËt lËp tr×nh lo¹i thø nhÊt chñ yÕu dïng c¸c bé nhí cã thÓ xo¸ b»ng tia cùc tÝm (EPROM). Sau khi xo¸ ph¶i ®îi kho¶ng mét giê míi nhËp ®−îc c¸c th«ng tin míi. Nh÷ng bé ®iÒu khiÓn cã thÓ lËp tr×nh tù do th−êng chøa RAM víi mét bé nguån ®iÖn dù tr÷ ®Ó b¶o vÖ ch−¬ng tr×nh khi mÊt ®iÖn. GÇn ®©y ng−êi ta ph¸t triÓn lo¹i bé nhí dïng b¸n dÉn oxit kim lo¹i bæ sung (CMOS) cã møc tiªu thô n¨ng l−îng nhá tíi møc mét nguån pin nhá còng cã thÓ nu«i bé nhí h¬n mét n¨m. NÕu nguån n¨g l−îng dù tr÷ s¾p c¹n th× cã mét m¹ch ®iÖn tö b¸o hiÖu vµ ng¨n c¶n viÖc më m¸y cho ®Õn khi thay bé nguån míi. Kü thuËt PLC còng ®−îc h−ëng lîi Ých cña viÖc gi¶m gi¸ c¸c thµnh phÇn rót ng¾n chiÒu dµi ch−¬ng tr×nh kh«ng cßn quan träng l¾m nh− tr−íc ®©y khi kh¶ n¨ng l−u tr÷ cña bé nhí cã tÇm quan träng lín. Nh÷ng chØ tiªu ch−¬ng tr×nh kh¸c ®−îc coi quan träng lµ: - Ch−¬ng tr×nh cã cÊu tróc râ rµng ®Ó tr¸nh nhÇm lÉn - Ch−¬ng tr×nh dÔ thay thÕ hoÆc dÔ so¹n th¶o - Cã −u thÕ trong viÖc sö dông c¸c ch−¬ng tr×nh con - - 108
- DÔ ph¸t hiÖn lçi §iÓm cuèi cïng nµy ®−îc coi lµ cã ý nghÜa ®Æc biÖt gi÷ thêi gian m¸y ë møc tèi thiÓu. Ngoµi b¶n th©n ch−¬ng tr×nh ®iÓu khiÓn, cßn ph¶i cã c¸c ch−¬ng tr×nh chÈn ®o¸n ®Æ biÖt ®Ó - Quan s¸t thêi gian chu tr×nh m¸y - So s¸nh c¸c qui tr×nh hiÖn hµnh vµ sÏ lËp - T¹o biÓu ®å ph¸t triÓn - Gi¶i m· c¸c th«ng b¸o lçi - ChØ ra mét sè chØnh lý söa ch÷a cÇn thiÕt - §iÒu khiÓn m¸y c«ng cô vµ ng−êi m¸y Mét trong nh÷ng ®ßi hái quan träng ®èi víi c¸c ch−¬ng tr×nh chÈn ®o¸n lµ t¸c dông cã hiÖu qu¶ trong viÖc tr¸nh vµ khö c¸c lçi (pan) cña c¸c m«®un ®Çu vµo ®Çu ra vµ c¸c kh©u nèi cña chóng. Nh÷ng thµnh phÇn chÈn ®o¸n ®Æc biÖt cña bé ®iÒu khiÓn dßng ch−¬ng tr×nh ®· ®−îc ph¸t triÓn ®Ó cã thÓ sö dông ngay c¶ khi ch−a biÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn hoÆc dßng th«ng tin cña nã. Chóng cã thÓ tù häc, nghÜa lµ dßng ch¶y chuÈn x¸c cña ch−¬ng tr×nh lµm biÖc ®−îc l−u tr÷ b»ng thiÕt bÞ ng¾t, ®−îc hiÖn lªn mµn h×nh. ¦u ®iÓm cña c¸c ch−¬ng tr×nh chÈn ®o¸n nµy lµ: - Kh«ng cÇn ph¶i lËp tr×nh. - Chóng kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn kh¶ n¨ng bé nhí cña PLC - T¸c dông chÈn ®o¸n cã hiÖu lùc tr−íc khi so¹n th¶o xong ch−¬ng tr×nh, nghÜa lµ trong giai ®o¹n thö m¸y. 3. Lý do sử dụng PLC Tr−íc kia bé PLC gi¸ rÊt ®¾t, kh¶ n¨ng ho¹t ®éng bÞ h¹n chÕ vµ quy tr×nh lËp tr×nh rÊt phøc t¹p. V× nh÷ng lý do ®ã mµ nã chØ ®−îc dïng cho nh÷ng m¸y vµ thiÕt bÞ ®Æc biÖt cã sù thay ®æi thiÕt kÕ cÇn ph¶i tiÕn hµnh ngay c¶ trong giai ®o¹n lËp b¶ng nhiÖm vô vµ lËp luËn chøng. Do gi¶m gi¸ liªn tôc, kÌm theo t¨ng kh¶ n¨ng cña PLC dÉn ®Õn kÕt qu¶ lµ sù ph¸t triÓn réng r·i cña viÖc ¸p dông kü thuËt PLC. B©y giê nã thÝch hîp cho mét ph¹m vi réng c¸c lo¹i thiÕt bÞ m¸y mãc. C¸c bé PLC ®¬n khèi víi 24 kªnh ®Çu vµo vµ 16 kªnh ®Çu ra lµ thÝch hîp víi nh÷ng m¸y tiªu chuÈn ®¬n, hÖ th«ng gia t¶i- bá t¶i vµ nh−ng trang thiÕt bÞ liªn hîp. Xö lý tù liÖu tù ®éng lµ kh«ng cÇn thiÕt ph¶i dïng PLC trªn c¸c mµy tiªu chuÈn bëi v× Ýt cã kh¶ n¨ng ph¶i chÞu mét sù thay ®æi. H¬n n÷a c¸c viÓu ®å m¹ch tiªu chuÈn ®· ®ñ cho viÖc xö lý t− liÖu. Sù hÊp dÉn cña PLC trªn thÞ tr−êng ®−îc kh¼ng ®Þnh cho - - 109
nh÷ng øng dông ®¬n gi¶n nãi trªn lµ bëi v× nã cã ®é tin cËy cao, chiÕm Ýt chç vµ lo¹i bá ®−îc nhu cÇu nèi d©y, ghÐp c¸c r¬le vµ c¸c bé thêi gian. Nh÷ng bé PLC víi nhiÒu kh¶ n¨ng øng dông vµ lùa chän ®−îc dïng cho nh÷ng nhiÖm vô phøc t¹p h¬n, cho nªn ng−êi ta mong muèn cã c¶ mét lo¹t PLC cã thÓ ®−îc lËp tr×nh qua mét panen kÝch cì chung vµ dïng mét quy tr×nh lËp tr×nh chung. H×nh 2 d−íi ®©y cho thÊy c¸c nhu cÇu ®iÒu khiÓn ®iÖn tö vµ ph¹m vi ®iÓu khiÓn c¸c lo¹i m¸y mãc thiÕt bÞ Nh÷ng −u ®iÓm cña viÖc øng dông kü thuËt PLC lµ: • ChuÈn bÞ vµo ho¹t ®éng nhanh. ThiÕt kÕ m«®un cho phÐp thÝch nghi ®¬n gi¶n víi bÊt kú mäi chøc n¨ng ®iÓu khiÓn. Khi bé ®iÒu khiÓn vµ c¸c phô kiÖn ®· ®−îc l¾p ghÐp th× bé PLC vµo t− thÕ s½n sµng lµm viÖc ngay. Ngoµi ra, nã cßn cã thÓ ®−îc sö dông l¹i cho nh÷ng øng dông kh¸c. - - 110
H×nh 2: øng dông vµ nhu cÇu ®iÒu khiÓn ®iÖn tö PLC • §é tin cËy cao vµ ngµy cµng t¨ng. C¸c thµnh phÇn ®iÖn tö cã tuæi thä dµi h¬n c¸c thiÕt bÞ c¬ - ®iÖn tö. §é tin cËy cña PLC ngµy cµng cao víi tuæi thä ngµy cµng t¨ng. Cßn viÖc b¶o d−ìng ®Þnh kú th−êng lµ cÇn thiÕt ®èi víi ®iÓu khiÓn r¬le nh−ng ®−îc lo¹i bá ®èi víi PLC. • DÔ dµng thay ®æi hoÆc so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh. Nh÷ng thay ®æi cÇn thiÕt c¶ ë khi b¾t ®Çu khëi ®éng hoÆc nh÷ng lóc tiÕp sau ®Òu cã thÓ ®−îc thùc hiÖn dÔ dµng mµ kh«ng cÇn cã bÊt kú mét thao t¸c nµo ë phÇn cøng. • Sù ®¸nh gi¸ c¸c nhu cÇu lµ ®¬n gi¶n. NÕu biÕt con sè ®óng cña ®Çu vµo vµ ®Çu ra cÇn thiÕt, th× cã thÓ ®¸nh gi¸ kÝch cì yªu cÇu cña bé nhí (®é dµi ch−¬ng tr×nh) tèi ®a lµ bao nhiªu. Do ®ã cã thÓ dÔ dµng vµ nhanh chãng lùa chän lo¹i PLC phï hîp víi yªu cÇu ®Ò ra • Xö lý t− liÖu tù ®éng. Trong nhiÒu bé PLC, viÖc xö lý t− liÖu ®−îc tiÕn hµnh tù ®éng, lµm cho viÖc thiÕt kÕ ®iÖn tö trë nªn ®¬n gi¶n h¬n, TiÕt kiÖm kh«ng gian. PLC ®ßi hái Ýt kh«ng gian h¬n so víi bé ®iÓu khiÓn r¬le t−¬ng ®−¬ng, trong nhiÒu tr−êng hîp kh«ng gian ®−îc thu hÑp v× cã nhiÒu bé phËn ®−îc gi¶m bít. • Kh¶ n¨ng t¸i t¹o. NÕu dïng nhiÒu m¸y PLC víi nh÷ng quy c¸ch kü thuËt cña bé ®iÒu khiÓn gièng hÖt nhay th× lµm chi phÝ lao ®éng sÏ rÊt thÊp so víi bé ®iÒu khiÓn r¬le. §iÒu ®ã lµ do gi¶m phÇn lín lao ®éng l¾p r¸p. H¬n n÷a, ng−êi ta −a dïng PLC h¬n c¸c lo¹i ®iÒu khiÓn kh¸c kh«ng chØ v× nã cã thÓ dö dông thuËn lîi cho c¸c m¸y ®· lµm viÖc æn ®Þnh mµ cßn v× nã cßn cã thÓ ®¸p øng nhu cÇu cña c¸c thiÕt bÞ mÉu ®Çu tiªn mµ ng−êi ta cã thÓ thay ®æi c¶i tiÕn trong qu¸ tr×nh vËn hµnh. • Sù c¶i biÕn thuËn tiÖn. Nh÷ng bé ®iÒu khiÓn, nÕu chØ muèn c¶i biÕn mét phÇn nhá trong d·y chøc n¨ng, cã thÓ ®−îc t¸i t¹o mét c¸ch ®¬n gi¶n b»ng sao chÐp, c¶i biªn hoÆc thªm vµo nh÷ng phÇn míi. Nh÷ng phÇn, trong ch−¬ng tr×nh, vÉn s½n sµng sö dông ®−îc th× vÉn ®−îc dïng l¹i kh«ng cÇn thay ®æi g×. So víi kü thuËt r¬le, ë ®©y cã thÓ gi¶m phÇn lín tæng thêi gian l¾p r¸p bëi v× cã thÓ lËp tr×nh c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn tr−íc hoÆc trong khi l¾p r¹p b¶ng ®iÒu khiÓn. • NhiÒu chøc n¨ng. Ng−êi ta th−êng hay dïng PLC cho tù ®éng linh ho¹t bëi v× dÔ dµng vµ thuËn tiÖn trong tÝnh to¸n, so s¸nh c¸c gi¸ trÞ t−¬ng quan, thay ®æi ch−¬ng tr×nh vµ thay ®æi c¸c th«ng sè. Mét lý do n÷a lµ nã ®· ®−îc nèi s½n víi mét m¸y tÝnh m¹nh. 4. Giá trị kinh tế của PLC - - 111
L¾p ®Æt bé PLC ®¬n gi¶n nhiÒu so víi l¾p ®Æt hÖ r¬le. Sö dông bé PLC rÊt kinh tÕ. Gi¸ cña nã gi¶m do h¹ gi¸ hµng ®iÖn tö, so sù ph¸t triÓn cña c¸c b¶n thiÕt kÕ ngµy cµng rÎ h¬n vµ t¨ng sè l−îng cña PLC øng dông trong mäi lÜnh vùc. H¬n n÷a khi so s¸nh gi¸ c¶ th× ph¶i tÝnh ®Õn c¶ gi¸ b¸n cña c¸c bé phËn phô kh«ng thÓ thiÕu ®−îc nh− panen lËp tr×nh, m¸y in, b¨ng ghi... vµ c¶ viÖc ®µo t¹o nh©n viªn kü thuËt. H×nh 3 d−íi ®©y ®−a ra mét sù so s¸nh gi¸ c¶ gi÷a PLC vµ hÖ r¬le. H×nh 3: So s¸nh gi¸ c¶ gi÷a hÖ r¬le vµ PLC. Mét ®iÒu rÊt quan träng lµ ph¶i dïng ®«i ngò nh©n viªn kü thuËt lµnh nghÒ cã kinh nghiÖm cã hiÓu biÕt tèt vÒ phÇn mÒm ®Ó thiÕt kÕ lËp tr×nh vµ thao t¸c bé PLC v× phÇn mÒm dïng cho nh÷ng môc ®Ých ®Æc biÖt lµ cùc kú ®¾t gi¸. Tuy nhiªn, nhiÒu c¸i ®· trë nªn kh¶ thi nhê phÇn mÒm rÎ ®i. NhiÒu nhµ chÕ t¹o PLC cung cÊp trän bé ®ãng gãi phÇn mÒm ®· ®−îc thö nghiÖm, nh−ng viÖc thay thÕ hoÆc thªm c¸c phÇn mÒm cho c¸c nhu cÇu riªng lµ kh«ng thÓ tr¸nh khái vµ khi ®ã ®ßi hái kü n¨ng phÇn mÒm. NÕu kh«ng ph¶i tù m×nh t¹o ra phÇn mÒm, ch¼ng h¹n do mét c«ng ty phÇn mÒm s¶n xuÊt, th× ®iÒu tèi quan träng lµ mäi yªu cÇu ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c, tØ mØ vµ viÕt râ rµng ra tr−íc lóc b¾t ®Çu. Ph©n bè ®iÓn h×nh gi¸ c¶ cho viÖc l¾p ®Æt mét PLC mÉu nh− sau: • 50% cho phÇn cøng cña PLC - - 112
• 10% cho thiÕt kÕ l−u ®å khu«n khæ ch−¬ng tr×nh • 20% cho lËp tr×nh vµ so¹n th¶o • 15% cho thö nghiÖm • 5% cho viÕt tµi liÖu ViÖc l¾p ®Æt mét bé PLC tiÕp theo chØ trÞ gi¸ b»ng kho¶ng mét nöa gi¸ cho bé mÉu ®Çu tiªn, nghÜa lµ chØ cßn ph¶i chi cho phÇn cøng mµ th«i. Bé thø hai trë ®i gi¸ tiÒn chØ cho mét bé PLC sÏ rÎ h¬n rÊt nhiÒu so víi bé ®iÒu khiÓn b»ng r¬le. Tuy nhiªn, chØ nªn l¾p ®Æt bé ®iÓu khiÓn kh¶ lËp tr×nh PLC khi cã mét sè l−îng ®ñ lín lÇn ®iÒu khiÓn cÇn ph¶i lËp tr×nh hµng n¨m ®Ó ®ñ bï l¹i chi phÝ t−¬ng ®èi cao cña nh÷ng panen lËp tr×nh tèt vµ cña viÖc huÊn luyÖn ®éi ngò nh©n viªn kü thuËt cÇn thiÕt. Kh«ng nªn m¸y mãc sö dông PLC víi bÊt kú gi¸ nµo mµ ph¶i tÝnh to¸n tr−íc khi ®Æt hµng. ViÖc l¾p ®Æt PLC lµm t¨ng ®¸ng kÓ gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ gia c«ng vµ do ®ã t¨ng gi¸ thµnh cña s¶n phÈm. MÆt kh¸c ta cã thÓ thuª thiÕt bÞ lËp tr×nh chø kh«ng mua nÕu nh− mua vÒ mµ kh«ng sö dông hÕt n¨ng suÊt. D−íi ®©y nªu −u khuyÕt ®iÓm ®Ó so s¸nh hai lo¹i ®iÒu khiÓn: ®iÒu khiÓn b»ng r¬le vµ PLC ®Ó tham kh¶o Sè h·ng cung cÊp PLC th× nhiÒu nh−ng chØ cã mét Ýt c¸c h·ng ®−a ra ®−îc c¶ mét d·y ®Çy ®ñ c¸c lo¹i PLC tõ c¸i rÊt ®¬n gi¶n cho ®Õn nh÷ng thiÕt bÞ hiÖn ®¹i nhÊt, phøc t¹p nhÊt cã mét vïng kh¶ n¨ng vµ chøc n¨ng réng. Nh÷ng ng−êi dïng PLC cßn Ýt kinh nghiÖm. Nh− vËy cã thÓ thö vµ chän ®−îc s¶n phÈm thÝch hîp nhÊt víi c¸c ®ßi hái cña c«ng viÖc mµ cã thÓ h¹ x−íng møc thÊp nhÊt gi¸ mua bé lËp tr×nh vµ gi¶m chi phÝ huÊn luyÖn nh©n viªn kü thuËt. 5. Những thông số kỹ thuật của PLC SIEMENS S7 200 Cung cÊp b¶n tiÕng Anh cho sinh viªn ®äc hoÆch dÞch ra tiÕng viÖt khi ®−îc cÊp kinh phÝ mua thiÕt bÞ PLC. Thµnh phÇn c¬ b¶n cña S7-200 lµ khèi vi xö lý CPU212 hoÆc CPU 214. VÒ h×nh thøc bªn ngoµi, sù kh¸c nhau cña hai lo¹i CPU nµy nhËn biÕt ®−îc nhê sè lèi vµo/ra vµ nguån cung cÊp. - CPU212 cã 8 cæng vµo vµ 6 cæng ra vµ cã kh¶ n¨ng ®−îc më réng thªm b»ng 2 m«®un më réng - CPU214 cã 14 cæng vµo vµ 10 cæng ra vµ cã kh¶ n¨ng ®−îc më réng thªm b»ng 7 m«®un më réng. S7-200 cã nhiÒu lo¹i m«®un më réng kh¸c. - - 113
CPU 212 bao gåm: - 512 tõ ®¬n (word), tøc lµ 1 K byte, ®Ó l−u ch−¬ng tr×nh thuéc miÒn bé nhí ®äc/ghi ®−îc vµ kh«ng bÞ mÊt d÷ liÖu nhê cã giao diÖn víi EPROM. Vïng nhí víi tÝnh chÊt nh− vËy ®−îc gäi lµ vïng nhí non-volatile. - 512 tõ ®¬m ®Ó l−u d÷ liÖu, trong ®ã cã 100 tõ nhí ®äc/ghi thuéc miÒn non- volatile. - 8 cæng vµo logic vµ 6 cæng ra logic. - Cã thÓ ghÐp nèi thªm 2 m«®un ®Ó më réng sè cæng vµo/ ra, bao gåm c¶ m«®un t−¬ng tù (analog). - Tæng sè cæng logic vµo/ ra cùc ®¹i lµ 64 cæng vµo vµ 64 cæng ra. - 64 bé t¹o thêi gian trÔ (Timer), trong ®ã cã 2 Timer cã ®é ph©n gi¶i 1 ms, 8 Timer cã ®é ph©n gi¶i 10 ms vµ 54 Timer cã ®é ph©n gi¶i 100 ms. - 64 bé ®Õm (Counter), chia lµm 2 lo¹i: lo¹i bé ®Õm chØ ®Õm tiÕn vµ lo¹i võa ®Õm tiÕn võa ®Õm lïi. - 368 bit nhí ®Æc biÖt, sö dông lµm c¸c bit tr¹ng th¸i hoÆc c¸c bit ®Æt chÕ ®é lµm viÖc. - Cã c¸c chÕ ®é ng¾t vµ xö lý tÝn hiÖu ng¾t kh¸c nhau bao gåm: ng¾t truyÒn th«ng, ng¾t theo s−ên lªn hoÆc s−ên xuèng, ng¾t theo thêi gian vµ ng¾t b¸o hiÖu khi bé ®Õm tèc ®é cao (2 KHz). - Bé nhí kh«ng bÞ mÊt d÷ liÖu trong kho¶ng thêi gian 50 giê khi PLC vÞ mÊt ®iÖn nguån nu«i. CPU214 bao gåm: - 2048 tõ ®¬n (4 K byte) thuéc miÒn nhí ®äc/ghi non-volatile ®Ó l−u ch−¬ng tr×nh (vïng nhí cã giao diÖn víi EPROM). - 2048 tõ ®¬n (4K byte) kiÓu ®äc/ghi ®Ó l−u d÷ liÖu, trong ®ã 512 tõ ®Çu thuéc miÒn non-volatile. - 14 cæng vµo vµ 10 cæng ra logic. - Cã 7 m«®un ®Ó më réng thªm cæng vµo/ra bao gåm c¶ m«®un analog. - Tæng sè cæng vµo/ra cùc ®¹i lµ 64 cæng vµo vµ 64 cæng ra. - 128 Timer chia lµm 3 lo¹i theo ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10ms, vµ 108 Timer 100 ms. - 128 bé ®Õm chia lµm hai lo¹i: chØ ®Õm tiÕn vµ vöa ®Õm tiÕn võa ®Õm lïi. - 688 bit nhí ®Æc biÖt dïng ®Ó th«ng b¸o tr¹ng th¸i vµ ®Æt chÕ ®é lµm viÖc. - C¸c chÕ ®é ng¾t vµ xö lý ng¾t gåm: ng¾t truyÒn th«ng, ng¾t theo s−ên lªn hoÆc xuèng, ng¾t thêi gian, ng¾t cña bé ®Õm tèc ®é cao vµ ng¾t truyÒn xung. - 3 bé ®Õm tèc ®é cao víi nhÞp 2 KHz vµ 7 KHz. - 2 bé ph¸t xung nhanh dïng cho d·y xung kiÓu PTO hoÆc kiÓu PWM. - - 114
- 2 bé ®iÒu chØnh t−¬ng tù. - Toµn bé vïng nhí kh«ng bÞ mÊt d÷ liÖu trong kho¶ng thêi gian 190 giê khi PLC vÞ mÊt ®iÖn nguån nu«i. H×nh 4: Bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh ®−îc (kh¶ tr×nh) S7-200 víi khèi xö lý CPU214. M« t¶ c¸c ®Ìn trªn S7-200, CPU 214: SF (®Ìn ®á): §Ìn ®á SF b¸o hiÖu hÖ thèng bÞ háng. §Ìn SF s¸ng lªn khi PLC cã háng hãc RUN (®Ìn xanh): §Ìn xanh RUN chØ ®Þnh PLC ®ang ë chÕ ®é lµm viÖc vµ thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ®−îc n¹p vµo trong m¸y STOP (®Ìn vµng): §Ìn vµng STOP chØ ®Þnh r»ng PLC ®ang ë chÕ ®é dõng. Dõng ch−¬ng tr×nh ®ang thùc hiÖn l¹i. Ix.x (®Ìn xanh): §Ìn xanh ë cæng vµo chØ ®Þnh tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng Ix.x (x.x =0.0/1.5). §Ìn nµy b¸o hiÖu tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu theo gi¸ trÞ logic cña cæng. Qy.y (®Ìn xanh): §Ìn xanh ë cæng ra b¸o hiÖu tr¹nh th¸i tøc thêi cña cæng Qy.y (y.y=0.1/1.5). §Ìn nµy b¸o hiÖu tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu theo gi¸ trÞ logic cña cæng. Cæng truyÒn th«ng S7-200 sö dông cæng truyÒn th«ng nèi tiÕp RS-485 víi phÝch nèi 9 ch©n ®Ó phôc vô cho viÖc ghÐp nèi víi thiÕt bÞ lËp tr×nh hoÆc víi c¸c tr¹m PLC kh¸c. Tèc ®é truyÒn cho m¸y lËp tr×nh kiÓu PPI lµ 9600 baud. Tèc ®é truyÒn cung cÊp cña PLC theo kiÓu tù do lµ tõ 300 ®Õn 38.400 bps. - - 115
H×nh 5: S¬ ®å ch©n cña cæng truyÒn th«ng. §Ó ghÐp nèi S7-200 víi m¸y lËp tr×nh PG702 hoÆc víi c¸c lo¹i m¸y lËp tr×nh thuéc hä PG7xx cã thÓ sö dông mét c¸p nèi th¼ng qua MPI. C¸p ®ã ®i kÌm theo m¸y lËp tr×nh. GhÐp nèi S7-200 víi m¸y tÝnh PC qua cæng RS-232 cÇn cã c¸p nèi PC/PPI víi bé chuyÓn ®æi RS-232/RS-485. H×nh 6: Hai c¸ch ghÐp nèi m¸y tÝnh víi PLC S7-200 ®Ó truyÒn th«ng. C«ng t¾c chän chÕ ®é lµm viÖc cho PLC: C«ng t¾c chän chÕ ®é lµm viÖc n»m phÝa trªn, bªn c¹nh c¸c cæng ra cña S7-200 co ba vÞ trÝ cho phÐp chän c¸c chÕ ®é lµm viÖc kh¸c nhau cho PLC. Cô thÓ: - RUN cho phÐp PLC thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh trong bé nhí. PLC S7-200 sÏ rêi khái chÕ ®é RUN vµ chuyÓn sang chÕ ®é STOP nªu trong m¸y cã sù cè, hoÆc trong ch−¬ng tr×nh gÆp lÖnh STOP, thËm chÝ ngay c¶ khi c«ng t¾c ë chÕ ®é RUN. Nªn quan s¸t tr¹ng th¸i thùc t¹i cña PLC theo ®Ìn b¸o. - - 116
- STOP c−ìng bøc PLC dõng c«ng viÖc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ®ang ch¹y vµ chuyÓn sang chÕ ®é STOP. ë chÕ ®é STOP PLC cho phÐp hiÖu chØnh l¹i ch−¬ng tr×nh hoÆc n¹p ch−¬ng tr×nh míi, - TERM cho phÐp m¸y lËp tr×nh tù quyÕt ®Þnh mét trong chÕ ®é lµm viÖc cho PLC hoÆc ë RUN hoÆc ë STOP. B. PHẦN THỰC NGHIỆM 1. Tập lệnh dùng cho PLC SIEMENS S7 200 Cung cÊp b¶n tiÕng Anh cho sinh viªn ®äc hoÆc copy chÌn vµo tµi liÖu khi ®−îc cÊp kinh phÝ mua thiÕt bÞ PLC (4 trang). 2. Những việc phải làm trong khuôn khổ bài thực tập Cã nhiÒu øng dông cã thÓ thùc hµnh vÒ PLC, nh−ng v× lý do kinh tÕ vµ thêi gian dµnh cho c¸c bµi thùc tËp, ë ®©y sinh viªn ®−îc thùc hµnh víi bµi "LËp tr×nh ®iÒu khiÓn ®Ìn giao th«ng b»ng PLC". VÊn ®Ò ®Æt ra lµ: §Ìn giao th«ng ®· trë thµnh trang bÞ thiÕt yÕu cho tÊt c¶ c¸c thµnh phè lín nhá trong thêi ®¹i hiÖn nay. §Ìn s¸ng theo mét sè nguyªn t¾c: H−íng nµy lµ ®Ìn ®á th× h−íng vu«ng gãc ph¶i lµ ®Ìn xanh vµ ng−îc l¹i. NÕu cã ®Ìn vµng th× c¶ hai h−íng ph¶i lµ ®Ìn vµng Khi mét h−íng chuyÓn ®Ìn, thÝ dô tõ xanh sang ®á th× h−íng vu«ng gãc ph¶i chuyÓn tõ ®á sang xanh vµ ng−îc l¹i. Thêi gian gi÷a hai lÇn chuyÓn ®Ìn cã thÓ b»ng nhau hoÆc kh«ng b»ng nhau, tuú theo l−u l−îng kh¸ch gi÷a hai h−íng vu«ng gãc nhau, sinh viªn cã thÓ lËp tr×nh ®Ó thay ®æi thêi gian xanh ®á cho c¸c h−íng. Trªn c¬ së ®ã sinh viªn t×m hiÓu sa bµn vµ ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÖn, ®Ó dïng PLC ®iÒu khiÓn c¸c LED s¸ng tèi theo quy luËt phï hîp víi nh÷ng t×nh huèng cô thÓ ®−îc ®Æt ra. Muèn thÕ, sinh viªn ph¶i: T×m hiÓu kü c¸c th«ng sè kü thuËt cña PLC ®−îc trang bÞ cho bµi thÝ nghiªn, cô thÓ lµ PLC SIEMENS S7 200. T×m hiÓu c«ng dông cña c¸c lÖnh trong tÖp lÖnh cña PLC SIEMENS S7 200, ®Ó tiÕt kiÖm thêi gian gi¸o viªn h−íng dÉn sÏ cã gîi ý. T×m hiÓu kü sa bµn ®−îc trang bÞ cho bµi thÝ nghiÖm. Sö dông ®−îc c¸c khèi vµo/ ra vµ ng¾t cña bé ®iÒu khiÓn kh¶ lËp tr×nh - - 117
KÕt qu¶ cña bµi thÝ nghiÖm lµ mét hÖ thèng ®iÒu chØnh ®−îc b»ng PLC. C. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tù ®éng ho¸ víi SIMATIC S7-300, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc Kü ThuËt, 2003 [2] SIEMENS, PLS S7-200, Manual Document, Munich 1998 - - 118
- - 119