B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
23
Cßn gäi lµ c¸c thanh nghi, bªn trong bé vi xö lý, ®−îc sö dông ®Ó l−u gi÷ th«ng
tin, l−u gi÷ ch−¬ng tr×nh cho c¸c ho¹t ®éng ®iÒu khiÓn. Trong PLC cã hai lo¹i bé
nhí.
- Bé nhí ROM lµ vïng nhí vÜnh cöu ®Ó chøa c¸c th«ng tin hÖ thèng, bé nhí
ROM chØ ®äc, cung cÊp dung l−îng d÷ liÖu cho hÖ ®iÒu hµnh vµ d÷ liÖu cè ®Þnh
®−îc CPU sö dông.
- Bé nhí RAM ®Ó chøa ch−¬ng tr×nh lËp tr×nh vµ lµ vïng nhí ®Öm. Chøa c¸c
th«ng tin tõ c¸c thiÕt bÞ vµo ra cña hÖ thèng. Ch−¬ng tr×nh lËp tr×nh chøa trong
RAM cã thÓ thay ®æi ®−îc bëi ng−êi lËp tr×nh, tuy nhiªn ®Ó ng¨n chÆn viÖc mÊt
th«ng tin khi mÊt ®iÖn nguån, mét pin ®−îc sö dông lµm nguån nu«i cho vïng nhí
nµy (th«ng th−êng pin nµy sÏ duy tr× ®−îc ho¹t ®éng cña RAM kho¶ng tõ 1 ®Õn 2
n¨m khi mÊt ®iÖn nguån ch−¬ng tr×nh cã thÓ lËp tr×nh bëi c¸c thiÕt bÞ lËp tr×nh vµ tõ
®ã ®−îc n¹p vµo RAM khi PLC thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh, CPU sÏ kh«ng lÊy th«ng tin
vµo ra trùc tiÕp tõ c¸c ®Çu vµo/ra mµ lÊy tõ vïng nhí ®Öm, th«ng tin cña c¸c ®Çu
vµo/ra trong vïng nhí ®Öm sÏ ®−îc cËp nhËt sau mçi chu tr×nh quÐt nhê khèi vµo/ra.
4. ThiÕt bÞ vµo ra
§Ó b¶o vÖ PLC tÊt c¶ c¸c ®Çu vµo/ra trong PLC ®Òu ghÐp c¸ch ly, c¸c ®Çu vµo
th−êng ghÐp c¸ch ly b»ng Octocoupler, tÝn hiÖu vµo cã thÓ lµ 5V, 24V vµ do ®ã cã
thÓ ®−a trùc tiÕp tõ c¸c phÇn tö ®Çu vµo.
§Çu ra th−êng sö dông r¬le cã møc ®iÖn ¸p 24V hoÆc 220V th«ng th−êng c¸c
r¬le nµy chÞu ®−îc dßng ®iÖn kho¶ng 2A do ®ã nÕu dïng PLC ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng
thiÕt bÞ cã dßng ®iÖn lín h¬n cÇn sö dông c¸c r¬le trung gian hoÆc c«ngt¾ct¬.
ThiÕt bÞ vµo ra cung cÊp giao diÖn gi÷a hÖ thèng vµ thÕ giíi bªn ngoµi, cho phÐp
thùc hiÖn kÕt nèi th«ng qua c¸c kªnh vµo/ra, thiÕt bÞ vµo vµ thiÕt bÞ ra.
1.3.5. Ng«n ng÷ lËp tr×nh trªn PLC
§Ó biÓu diÔn ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trªn PLC, cã ba ph−¬ng ph¸p biÓu
diÔn lµ:
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
24
- S¬ ®å h×nh thang LAD ( Ladder Diagram): Ph−¬ng ph¸p nµy cã c¸ch biÓu
diÔn ch−¬ng tr×nh t−¬ng tù nh− s¬ ®å tiÕp ®iÓm dïng r¬le trong s¬ ®å ®iÖn c«ng
nghiÖp.
- L−u ®å hÖ thèng ®iÒu khiÓn FBD (Function Block Diagram): Ph−¬ng ph¸p
nµy cã c¸ch biÓu diÔn ch−¬ng tr×nh nh− s¬ ®å kh«ng tiÕp ®iÓm dïng c¸c cæng logic.
Theo ph−¬ng ph¸p nµy, c¸c tiÕp ®iÓm ghÐp nèi tiÕp ®−îc thay thÕ b»ng cæng
AND(&), c¸c tiÕp ®iÓm ghÐp song song ®−îc thay thÕ b»ng cæng OR(>=1), c¸c tiÕp
®iÓm th−êng ®ãng th× cã cæng NOT(-1). Ph−¬ng ph¸p nµy thÝch hîp cho ®èi t−îng
sö dông cã kiÕn thøc vÒ ®iÖn tö - ®Æc biÖt vÒ m¹ch sè.
-
LiÖt kª danh s¸ch lÖnh STL (Statement List): Ph−¬ng ph¸p STL
dïng c¸c tõ viÕt t¾t gîi nhí ®Ó lËp c«ng thøc cho viÖc ®iÒu khiÓn, t−¬ng
tù víi ng«n ng÷ assembler ë m¸y tÝnh. Ph−¬ng ph¸p nµy thÝch hîp cho ®èi
t−îng lµm viÖc trong lÜnh vùc tin häc.
Ba ph−¬ng ph¸p biÓu diÔn ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trªn PLC ®Ó dµnh cho
ng−êi sö dông thuéc 3 lÜnh vùc:
- Ngµnh §iÖn c«ng nghiÖp th−êng dïng ph−¬ng ph¸p LAD
- Ngµnh §iÖn tö th−êng dïng ph−¬ng ph¸p FBD
- Ngµnh Tin häc th−êng dïng ph−¬ng ph¸p STL
Cã lo¹i PLC cã thÓ sö dông c¶ ba ph−¬ng ph¸p biÓu diÔn trªn( nh− Simatic
S5), cã lo¹i chØ sö dông ®−îc hai ph−¬ng ph¸p biÓu diÔn (simatic S7), hay cã lo¹i
chØ sö dông ®−îc mét ph−¬ng ph¸p biÓu diÔn ( nh− Logo vµ Easy). Ngoµi c¸c lo¹i
ng«n ng÷ ®· giíi thiÖu ë trªn th× cßn cã c¸c lo¹i ng«n ng÷ sau:
+ Ng«n ng÷ lËp tr×nh SCL(Structured Control Language) kiÓu viÕt ch−¬ng tr×nh nµy
sö dông ng«n ng÷ Pascal rÊt phï hîp víi nh÷ng ng−êi ®· viÕt c¸c ch−¬ng tr×nh b»ng
ng«n ng÷ m¸y tÝnh.
+ Ng«n ng÷ lËp tr×nh S7 - Graph.
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
25
+ Ng«n ng÷ lËp tr×nh S7 - HiGraph. §©y lµ lo¹i ng«n ng÷ viÕt ch−¬ng tr×nh rÊt phï
hîp cho c¸c bµi to¸n lµm viÖc cã tÝnh tuÇn tù. T¹i mçi thêi ®iÓm chØ cã mét b−íc
®−îc thùc hiÖn víi kiÓu lËp tr×nh nµy ng−êi lËp tr×nh ph¶i sö dông ph−¬ng ph¸p lËp
tr×nh cã cÊu tróc.
Ch−¬ng 2: Nghiªn cøu ®iÒu khiÓn vµ lËp tr×nh b»ng PLC
S7 – 200
2.1. Kh¸i niÖm chung vÒ Simatic S7 – 200
2.1.1. Giíi thiÖu chung.
PLC , viÕt t¾t cña Programmable Logic Control lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic
lËp tr×nh ®−îc, hay kh¶ tr×nh, cho phÐp thùc hiÖn linh ho¹t c¸c thuËt to¸n ®iÒu
khiÓn logic th«ng qua mét ng«n ng÷ lËp tr×nh.
S7 – 200 lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh lo¹i nhá cña h·ng
siemens(CHLB §øc), cã cÊu tróc theo kiÓu module vµ cã c¸c module më réng.
C¸c module nµy ®−îc sö dông cho nhiÒu øng dông lËp tr×nh kh¸c nhau. Thµnh
phÇn c¬ b¶n cña S7 – 200 lµ khèi xö lý trung t©m CPU. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña
khoa häc kÜ thuËt th× c¸c PLC hiÖn nay ®· cã rÊt nhiÒu lo¹i CPU kh¸c nhau nh−
CPU214, CPU 224….§Ó ph©n biÖt c¸c CPU nµy ng−êi ta dùa vµo sè l−îng ®Çu
vµo vµ ®Çu ra cña c¸c CPU vµ nguån cung cÊp.
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
26
S7 -200 cã nhiÒu lo¹i module më réng kh¸c nhau nh− : EM231, EM232,
EM235….
Do ®iÒu kiÖn thùc tÕ cña ®Ò tµi chung ta sö dông SIMATIC S7 -200 víi
CPU224. V× vËy trong ®Ò tµi chung ta ®i t×m hiÓu tæng qu¸t vÒ cÊu tróc cña
Simatic S7 – 200 víi CPU224.
2.1.2. CÊu tróc cña Simatic S7 – 200 CPU224
S7 – 200 víi CPU 224 cã ®Çy ®ñ c¸c tÝnh n¨ng kü thuËt cña S7 – 200 thÕ hÖ
tr−íc nã vµ nh÷ng c¶i tiÕn vÒ kü thuËt v−ît tréi thÕ hÖ tr−íc.
+ §Æc ®iÓm kü thuËt cña CPU 224.
- Víi kÝch th−íc nhá gän tiÕt kiÖm rÊt nhiÒu kh«ng gian, cã −u ®iÓm lµ sö
dông mét c¸ch thuËn tiÖn ®¬n gi¶n lµ cã thÓ kÕt nèi trùc tiÕp víi c¶m biÕn vµ bé
m· ho¸ víi dßng ®iÖn 280mA cã thÓ sö dông nh− mét dßng ®iÖn t¶i
- TÝch hîp ®Çu vµo/ra sè: CPU 224 cã 14 ®Çu vµo vµ 10 ®Çu ra
H×nh 2.1: Simatic S7 - 200 víi khèi vi xö lý 224
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
27
- Bé nhí ch−¬ng tr×nh 8 KB bé nhí d÷ liÖu 5 KB.
- Cã 7 module më réng thªm c¸c cæng vµo vµ cæng ra bao gåm c¶ module
Analog
- Cã tèi ®a 94 ®Çu vµo sè, 74 ®Çu ra sè, 28 ®Çu vµo t−¬ng t ù vµ 7 ®Çu ra t−¬ng
tù.
- Cã 256 bé timer chia lµm ba lo¹i cã ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau, 4 bé timer
1ms, 16 bé timer 10ms vµ 236 bé timer 100ms.
- Cã 256 bé ®Õm cã thÓ ®Õm tiÕn, ®Õm lïi hoÆc c¶ ®Õm tiÕn vµ ®Õm lïi.
- Hai bé ®iÒu chØnh t−¬ng tù
- Hai bé ph¸t xung tèc ®é cao, tÇn sè 20KHz cho d·y xung kiÓu PTO hoÆc
kiÓu PWM.
- Tèc ®é xö lý logÝc 0,37 s
μ
.
- C¸c chÕ ®é ng¾t vµ xö lý ng¾t , ng¾t truyÒn th«ng, ng¾t theo s−ên lªn hoÆc
ng¾t s−ên xuèng cña xung, ng¾t cña bé ®Õm tèc ®é cao vµ ng¾t truyÒn xung.
- §Ó ghÐp nèi CPU 224 víi m¸y lËp tr×nh cã thÓ sö dông mét c¸p nèi th¼ng
qua MPI. C¸p ®ã ®i kÌm theo m¸y lËp tr×nh. GhÐp nèi CPU 224 víi m¸y tÝnh PC
qua cæng RS232 cÇn cã c¸p nèi PC/PPI víi bé chuyÓn ®æi RS232/RS485.
- Cã thÓ më réng cæng vµo ra cña PLC b»ng c¸ch ghÐp nèi thªm vµo nã c¸ch
module më réng vÒ phÝa bªn ph¶i CPU lµm thµnh mét mãc xÝch.
- C¸c chÕ ®é ng¾t vµ xö lý ng¾t cho phÐp PLC thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh víi tèc
®é cao, ph¶n øng kÞp thêi víi c¸c sù kiÖn bªn trong vµ bªn ngoµi.
- CPU 224 kh«ng thÓ lËp tr×nh b»ng viÖc sö dông Step7 – Micro/Dos. §Ó lËp
tr×nh cÇn ph¶i th«ng qua bé giao diÖn nèi tiÕp cña thiÕt bÞ lËp tr×nh PC, ®ßi hái mét
c¸p PC/PPI. Khi sö dông phÇn mÒm lËp tr×nh Step7- Micro/Win32, viÖc lËp tr×nh cã
thÓ th«ng qua Simatic CPS CP 551 hoÆc CP561 hoÆc giao diÖn MPI cña thiÕt bÞ lËp
tr×nh.
- §Ó viÖc øng dông c¸c PLC ®−îc hiÖu qu¶ vµ kh¶ n¨ng lµm viÖc cña cña
PLC víi quy tr×nh c«ng nghÖ phøc t¹p mµ ®èi t−îng ®iÒu khiÓn cã sè l−îng ®Çu
vµo/ra lµ rÊt lín hay d¹ng tÝn hiÖu kh¸c nhau. Do vËy c¸c PLC ®−îc thiÕt kÕ theo