GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT PLC S7-200

1. Tæ ng quan vÒ PLC

1 PLC lµ g×? 2 PhÇn cøng 3 PhÇn m Òm 4 Mét sè PLC th êng gÆ p

PLC lµ g× ?

n PLC (Program m able Logic C ontroller) lµ m ét hÖ vi xö lý chuyªn dông nh»m m ôc tiªu ® iÒ u khiÓ n tù ® éng tæ hîp c¸c thiÕ t bÞ ® iÖ n hoÆ c c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt trong c«ng nghiÖ p. u LËp tr×nh m Ò m dÎo u Phèi ghÐ p ® ¬n gi¶n thuËn tiÖ n gi÷a hÖ thèng ® iÒ u khiÓ n vµ hÖ thèng ® éng lùc

PhÇn cøng

n C PU (§¬n vÞ xö lý trung t© m )

u Tèc ® é tÝnh to¸n, xö lý th«ng tin u K h¶ n¨ng qu¶n lý c¸c M odule m ë réng u K h¶ n¨ng qu¶n lý bé nhí u K h¶ n¨ng kÕ t nèi m ¹ng n B é nhí (R O M , R A M , EEPR O M )

u L u gi÷ tr¹ng th¸i biÕ n vµo vµ ra u L u gi÷ kÕ t qu¶ ch ¬ng tr×nh tÝnh, kÕ t qu¶

u L u gi÷ ch ¬ng tr×nh ® iÒ u khiÓ n, hÖ ® iÒ u

trung gian

hµnh

PhÇn m Òm

n H Ö ® iÒ u hµnh (H §H ) vµ tËp lÖ nh u H §H n»m trong bé nhí R O M u TËp lÖ nh ® îc xö lý trong R A M vµ

n C h ¬ng tr×nh so¹n th¶o, gì rèi vµ c¸c

EEPR O M d íi d¹ng m ∙ lÖ nh

tiÖ n Ých u N »m trong gãi phÇ n m Ò m , cung cÊp kh¶ n¨ng ® iÒ u khiÓ n vµ giao tiÕ p gi÷a ng êi víi m ¸y, ® i kÌm víi thiÕ t bÞ phÇ n cøng.

C¸c kiÓu ®Çu vµo sè

n KiÓu ®Çu vµo AC/DC

n KiÓu ®Çu vµo DC

n KiÓu ®Çu vµo AC/DC c¸ch li

KiÓu ®Çu vµo AC/DC

TÝn hiÖu vµo

Tíi C PU

L«gic

C ¸ch li quang

M ¹ch dß nguìng

Läc nhiÔu vµ nÈy phÝm

C Çu chØnh luu

Läc nhiÔ u

D ß ng ìng

C Ç u chØ nh l u

C ¸ch li b»ng ghÐ p quang

TÝn hiÖ u vµo

Nèi d©y phÇn cøng

N guån D C

N guån m ét chiÒ u

N guån xoay chiÒ u

KiÓu §Çu vµo DC (sink/source)

ThiÕ t bÞ

D C

§Ç u vµo cho thiÕ t bÞ nguån D C sourcing

KiÓu §Çu vµo DC (sink/source)

D C

ThiÕ t bÞ

§Ç u vµo cho thiÕ t bÞ nguån D C sinking

Nèi d©y phÇn cøng

Sourcing

Sinking

DC

3 d©y

Sinking

KiÓu ®Çu vµo AC/DC c¸ch li

D C

KiÓu ®Çu vµo AC/DC c¸ch li

C¸c kiÓu ®Çu ra sè

n KiÓu ®Çu ra xoay chiÒu AC

n §Çu ra mét chiÒu DC

n KiÓu ®Çu ra AC/DC c¸ch li

n KiÓu ®Çu ra r¬le

kiÓu ®Çu ra xoay chiÒu AC

L«gic

Läc

Tõ C PU

C ¸ch li quang

TiÕp ®iÓm

Tíi t¶i

Tõ nguån

Tõ m ¹ch l«gic

§Õ n t¶i

Nèi d©y phÇn cøng

Tõ C PU

T¶i

kiÓu ®Çu ra m ét chiÒu DC

T¶i Sourcing

T¶i Sinking

DC

kiÓu ®Çu ra AC/DC c¸ch li

kiÓu ®Çu ra r¬le

L«gic

Tõ C PU

Mét sè PLC th êng gÆ p

N í c s¶ n xu Ê t

H ∙ n g s¶ n xu Ê t

N hËt

§ øc

M ü

Ph¸p

H itachi O m ron m itsubishi Siem ens ABB R ockw ell G eneral Electric Shneilder

§ an M ¹ch

D anffort

B&G system 2000

¸o

Allen Bradley

Anh

2. Giíi thiÖu vÒ PLC S7200 (Siem ens)

u 1 VÞ trÝ cña PLC trong m ¹ng truyÒ n

th«ng c«ng nghiÖ p

u 2 G iíi thiÖ u tæ ng qu¸t vÒ hä PLC S7 u 3 §Æ c tr ng kü thuËt cña PLC S7200

CPU 224

u 4 N h÷ng kh¸i niÖ m c¬ së cña PLC S7200

M¹ng PLC ®iÓn h×nh

Giíi thiÖu tæ ng qu¸t vÒ PLC S7

n Hä PLC S7 lµ m ét hä PLC m ¹nh, tèc ®é xö lý

cao, kh¶ n¨ng qu¶n lý bé nhí tèt, kÕt nèi m ¹ng c«ng nghiÖp.

n HiÖn nay hä PLC S7 gåm cã S7200, S7300,

S7400

n Mçi m ét thÕ hÖ PLC l¹i cã nhiÒu chñng lo¹i

CPU kh¸c nhau.

n §èi víi PLC S7, cã thÓ thùc hiÖn c¸c phÐp to¸n l«gÝc, ®Õm , ®Þnh thêi, c¸c thuËt to¸n phøc t¹p vµ thùc hiÖn truyÒn th«ng víi c¸c thiÕt bÞ kh¸c.

n Mét sè th«ng sè kü thuËt cña

S7200 CPU22x

§Æ c tr ng kü thuËt cña PLC S7200 CPU 224

n §Þa chØ c¸c vïng nhí cña S7200 CPU 224

ﬁ A IW 62 ﬁ A Q W 62

u §Ç u vµo (Input): I0.0ﬁ I0.7; I1.0ﬁ I1.5; I2.0ﬁ I2.7 u §Ç u ra (O utput): Q 0.0ﬁ Q 0.7; Q 1.0ﬁ Q 1.1 u B é ® Ö m ¶o ® Ç u vµo: I0.0ﬁ I15.7 (128 ® Ç u vµo) u B é ® Ö m ¶o ® Ç u ra: Q 0.0ﬁ Q 15.7 (128 ® Ç u ra) u §Ç u vµo t ¬ng tù: A IW 0 u §Ç u ra t ¬ng tù: A Q W 0 u Vïng nhí V: VB 0ﬁ VB 5119 u Vïng nhí L (® Þa ph ¬ng) LB 0

ﬁ LB 63

ﬁ 63

u Vïng nhí M : M 0.0ﬁ M 31.7 u Vïng nhí SM : SM 0.0ﬁ 549.7 u SM 0.0ﬁ SM 29.7 (readonly) T0ﬁ T255 u Vïng nhí Tim er: u Vïng nhí C ounter: C 0ﬁ C 255 u Vïng nhí bé ® Õ m tèc ® é cao: H C 0ﬁ H C 5 u Vïng nhí tr¹ng th¸i (L«gÝc tuÇ n tù): S0.0ﬁ S31.7 u Vïng nhí thanh ghi tæ ng: A C 0ﬁ A C 3 u K h¶ n¨ng qu¶n lý Label: 0ﬁ 255 u K h¶ n¨ng qu¶n lý ch ¬ng tr×nh con: 0 u K h¶ n¨ng m ë réng ch ¬ng tr×nh ng¾ t: 0

ﬁ 127

n CÊu h×nh vµo ra cña S7200 CPU224 AC/DC/Relay

u C ¸c m odule m ë réng cña S7200 C PU 224

Nh÷ng kh¸i niÖm c¬ së cña PLC S7 200

n K h¸i niÖ m vßng quÐ t cña

PLC

n Truy cËp d÷ liÖ u t¹i c¸c vïng nhí kh¸c nhau cña S7200 n Lùa chän ng«n ng÷ lËp

tr×nh

Kh¸i niÖm vßng quÐt cña PLC

c) vµ d)

n a) §äc d÷ liÖu ®Çu vµo: §äc c¸c tr¹ng th¸i vËt lý

(Input) vµo bé ®Öm ¶o (IR Input Register)

n b) Thùc thi ch ¬ng tr×nh:

n c) Xö lý c¸c yªu cÇu truyÒn th«ng (option): NÕu cã

CPU ®äc d÷ liÖu tõ IR, thùc hiÖn ch ¬ng tr×nh phÇn m Òm , kÕt qu¶ ® îc l u l¹i ë c¸c vïng nhí thÝch hîp vµ bé ®Öm ¶o ®Çu ra (OR Output Register)

yªu cÇu truyÒn th«ng vµ xö lý ng¾t

n d) Tù chÈn ®o¸n lçi: CPU kiÓm tra lçi cña hÖ ®iÒu hµnh trong ROM, c¸c vïng nhí vµ c¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc cña c¸c m odule m ë réng

n e) XuÊt kÕt qu¶ ë ®Çu ra: CPU ®äc kÕt qu¶ tõ OR,

vµ xuÊt kÕt qu¶ ra c¸c cæ ng vËt lý.

M ét sè lu ý

u §Ç u vµo sè:

F N Õ u kh«ng dïng tÝnh n¨ng I (Im m ediately) th× d÷ liÖ u ® Ç u vµo ® îc cËp nhËt t¹i bé ® Ö m ¶o F N Õ u dïng tÝnh n¨ng nµy, ch ¬ng tr×nh bá qua

bé ® Ö m ¶o u §Ç u vµo t¬ng tù:

F N Õ u bá qua tÝnh n¨ng läc t¬ng tù, th× ch

¬ng tr×nh sÏ lÊy trùc tiÕ p d÷ liÖ u t¹i cæ ng vËt lý

F N Õ u dïng tÝnh n¨ng nµy, th× ch ¬ng tr×nh sÏ

® äc c¸c gi¸ trÞ ® îc lu l¹i

M« t¶ vßng quÐt

n Mçi m ét vßng quÐt c¬ b¶n cña PLC m Êt tõ 3m s 10m s, tuú thuéc vµo sè lîng còng nh kiÓu lÖnh viÕt trong ch ¬ng tr×nh

Thay ® æ i m øc l«gÝc ® Ç u vµo

1/ Thêi gian cËp nhËt bé ® Ö m ® Ç u vµo

2/ Thêi gian thùc thi ch ¬ng tr×nh

3/ Thêi gian xuÊt kÕ t qu¶ ra cæ ng vËt lý

n C ¸ch truy cËp d÷ liÖ u trùc tiÕ p

n Ph© n chia vïng nhí trong S7200

n C ¸ch truy cËp d÷ liÖ u gi¸n tiÕ p

Truy cËp d÷ liÖu t¹i c¸c vïng nhí cña S7200

th«ng qua con trá.

C¸ch truy cËp d÷ liÖu trùc tiÕp

Truy cËp theo bit

Vïng nhí bé ® Ö m ¶o ® Ç u vµo (IR )

§Þa chØ bit D Êu ph© n c¸ch (b¾ t buéc)

§Þa chØ byte

Tªn vïng nhí

Truy cËp theo byte

§Þa chØ byte KiÓ u truy cËp Tªn vïng nhí

Truy cËp theo w ord (tõ)

§Þa chØ byte cao KiÓ u truy cËp Tªn vïng nhí

Truy cËp theo D ouble W ord (Tõ kÐ p)

§Þa chØ byte cao KiÓ u truy cËp Tªn vïng nhí

n Vïng ® Ö m ¶o ® Ç u vµo (I; I0.0I15.7)

Ph©n chia vïng nhí trong S7200

u C PU sÏ truy cËp c¸c ® Ç u vµo vËt lý t¹i ® Ç u m çi chu kú quÐ t vµ ghi d÷ liÖ u t ¬ng øng vµo bé ® Ö m ¶o. u §Þnh d¹ng truy cËp:

n Vïng ® Ö m ¶o ® Ç u ra (Q ; Q 0.0

Q 15.7) u C uèi m çi chu kú quÐ t, C PU S7200 sÏ truy cËp d÷ liÖ u tõ bé ® Ö m ¶o xuÊt ra c¸c ® Ç u ra vËt lý.

u §Þnh d¹ng truy cËp:

u Vïng nhí nµy th êng ® Ó lu c¸c kÕ t qu¶

n Vïng nhí biÕ n (V; VB0VB5119) trung gian cña ch ¬ng tr×nh.

u §Þnh d¹ng truy cËp:

n Vïng nhí bÝt (M ; M 0.0M 31.7)

u Vïng nhí nµy th êng ® Ó lu c¸c kÕ t qu¶ trung gian cña m ét thao t¸c hoÆ c c¸c th«ng tin ® iÒ u khiÓ n kh¸c. Tr¹ng th¸i nguån cung cÊp kh«ng ¶nh h ëng tíi vïng nhí nµy

u §Þnh d¹ng truy cËp:

n Vïng nhí bé ® Õ m tèc ® é cao (H C ; H C 0H C 5)

u Bé ® Õ m tèc ® é cao ho¹t ® éng ® éc lËp víi chu kú

quÐ t cña PLC . C urrent value lµ m ét gi¸ trÞ ® Õ m 32 bit cã dÊu, lµ gi¸ trÞ chØ ® äc vµ ® îc g¸n ® Þa chØ d íi d¹ng double w ord u §Þnh d¹ng truy cËp:

n Vïng nhí thêi gian (T; T0T255)

u Vïng nhí nµy dïng cho c¸c bé thêi gian cña S7 200. §èi víi m ét bé tim er cã hai h×nh thøc truy cËp vïng nhí, truy cËp theo tim er bit hoÆ c current value.

u §Þnh d¹ng truy cËp:

uTuú theo lÖ nh sö dông trong ch ¬ng tr×nh m µ cho phÐ p ta truy cËp theo tim er bit hay current value

n Vïng nhí bé ® Õ m (C ; C 0C 255)

u Vïng nhí nµy dïng cho c¸c bé ® Õ m cña S7200. §èi víi m ét bé counter cã hai h×nh thøc truy cËp vïng nhí, truy cËp theo counter bit hoÆ c current value.

u §Þnh d¹ng truy cËp:

uTuú theo lÖ nh sö dông trong ch ¬ng tr×nh m µ cho phÐ p ta truy cËp theo counter bit hay current value

n Vïng nhí thanh ghi tæ ng (AC ; AC 0AC 3)

u Thanh ghi tæ ng th êng ® îc dïng ® Ó truyÒ n tham sè vµo vµ ra cho c¸c thñ tôc, lu tr÷ c¸c kÕ t qu¶ trung gian cña m ét phÐ p tÝnh.

u §Þnh d¹ng truy cËp:

n Vïng nhí ® Æ c biÖ t (SM )

u Vïng nhí nµy cung cÊp c¸c bit truyÒ n th«ng gi÷a C PU vµ ch ¬ng tr×nh. C ¸c bÝt nµy ® îc dïng ® Ó lùa chän vµ ® iÒ u khiÓ n m ét sè chøc n¨ng ® Æ c biÖ t cña C PU S7200.

u §Þnh d¹ng truy cËp:

n Vïng nhí tr¹ng th¸i ® iÒ u khiÓ n tuÇ n tù (S) u Vïng nhí nµy ® îc dïng khi cÇ n lËp ch ¬ng tr×nh

theo l«gic ® iÒ u khiÓ n tuÇ n tù.

u §Þnh d¹ng truy cËp:

n Vïng nhí ® Ç u vµo t¬ng tù (AI)

u S7200 chuyÓ n m ét gi¸ trÞ t¬ng tù thµnh m ét gi¸ trÞ sè cã ® é lín 16 bÝt. D o ® é lín d÷ liÖ u truy cËp lµ m ét tõ, m Æ t kh¸c khi truy cËp ® Ç u vµo t¬ng tù lu«n sö dông ® Þnh d¹ng theo tõ do vËy ® Þa chØ byte cao lu«n lµ sè ch½ n . VÝ dô AIW 0, AIW 2, AIW 4. G i¸ trÞ ® Ç u vµo analog d íi d¹ng chØ ® äc. u §Þnh d¹ng truy cËp:

n Vïng nhí ® Ç u ra t¬ng tù (AQ )

u S7200 chuyÓ n m ét gi¸ trÞ sè cã ® é lín 16 bÝt thµnh m ét gi¸ trÞ t¬ng tù d íi d¹ng dßng ® iÖ n hoÆ c ® iÖ n ¸p tû lÖ víi gi¸ trÞ sè ® ã. D o ® é lín d÷ liÖ u chuyÓ n ® æ i lµ m ét tõ, nªn ® Þa chØ byte cao lu«n lµ sè ch½ n . VÝ dô AQ W 0, AQ W 2, AQ W 4. G i¸ trÞ ® Ç u ra analog d íi d¹ng chØ ghi.

u §Þnh d¹ng truy cËp:

Truy cËp gi¸n tiÕp th«ng qua con trá

n C on trá (pointer) lµ m ét « nhí cã kÝch th íc 1 tõ kÐ p (double w ord) chøa ® Þa chØ cña m ét « nhí kh¸c. K hi ta truy cËp vµo « nhí cña con trá cã nghÜ a ta ® ang ® äc ® Þa chØ cña « nhí m ong m uèn. u C ã 3 vïng nhí trong S7200 cho phÐ p dïng

lµm con trá: V, L, A C 1, A C 2, A C 3

u S7200 cho phÐ p dïng con trá ® Ó truy cËp

c¸c ® Þa chØ nhí sau: I, Q , V, M , S, T (current value), C (current value)

u S7200 kh«ng cho phÐ p dïng con trá ® Ó

truy cËp c¸c ® Þa chØ nhí A I, A Q , H C , SM , L vµ ® Þa chØ d íi d¹ng bit.

u K hi sö dông c¸ch truy cËp d÷ liÖ u th«ng

qua con trá, trong S7200 sö dông hai ký tù & vµ * F Ký tù &: D ïng ® Ó khëi t¹o con trá.

• VÝ dô: M O VD &VB200, AC 1 • C huyÓ n ® Þa chØ VB200 (kh«ng chuyÓ n néi dung) vµo thanh ghi AC 1. Thanh ghi AC 1 trë thµnh con trá.

F Ký tù *: D ïng ® Ó truy cËp néi dung « nhí cã

® Þa chØ chøa trong con trá. • VÝ dô: M O VB *AC 1, VB2000 • C huyÓ n néi dung « nhí cã ® Þa chØ lu trong con trá

AC 1 vµo « nhí cã ® Þa chØ VB2000

VÝ dô:

C on trá AC 1 cã néi dung lµ 200 (byte cao cña tõ VW 200)

Thanh ghi AC 0 cã néi dung lµ 1234 (néi dung cña « nhí cã ® Þa chØ trong con trá AC 1)

§Ó truy cËp néi dung « nhí VW 202

T¨ng néi dung con trá AC 1 lªn 2

Thanh ghi AC 0 cã néi dung lµ 5678 (néi dung cña « nhí cã ® Þa chØ trong con trá AC 1)

§Ó thay ® æ i néi dung con

n L u ý: trá: u Sö dông lÖ nh t¨ng +D (T¨ng tõ kÐ p, do

con trá lµ m ét thanh ghi 32 bit)

u N Õ u truy cËp theo byte: T¨ng néi dung

con trá lªn 1

u N Õ u truy cËp theo w ord: T¨ng néi dung

con trá lªn 2

u N Õ u truy cËp theo double w ord: T¨ng néi

dung con trá lªn 4

Lùa chän ng«n ng÷ lËp tr×nh

n Trong S7200 cho phÐ p lùa chän 3 ng«n

n 3 ng«n ng÷ nµy vÒ m Æ t h×nh thøc cã

ng÷ lËp tr×nh: u N g«n ng÷ LA D D ER (LA D ) u N g«n ng÷ STL u N g«n ng÷ FB D

thÓ chuyÓ n ® æ i lÉn cho nhau. ViÖ c lùa chän ng«n ng÷ lËp tr×nh lµ tuú theo thãi quen, së thÝch còng nh kinh nghiÖ m cña ng êi sö dông.

Ng«n ng÷ LADDER

n Lµ ng«n ng÷ lËp tr×nh ® å ho¹ dùa trªn

c¬ së s¬ ® å trang bÞ ® iÖ n, viÖ c kÕ t nèi lËp tr×nh ® å ho¹ gièng víi viÖ c thiÕ t lËp c¸c s¬ ® å relaycontactor. M ét ch ¬ng tr×nh nguån viÕ t b»ng LA D ® îc tæ chøc thµnh c¸c netw ork, m çi netw ork thùc hiÖ n m ét c«ng viÖ c nhá.

n S7200 ® äc ch ¬ng tr×nh tõ trªn xuèng d íi, tõ tr¸i qua ph¶i, sau ® ã lÆ p l¹i ë vßng quÐ t tiÕ p theo.

VÝ dô ng«n ng÷ LADDER

Ng«n ng÷ STL

n Lµ ng«n ng÷ lËp tr×nh d íi d¹ng Text

gÇ n gièng víi lËp tr×nh hîp ng÷ trong vi ® iÒ u khiÓ n vµ vi xö lý, lµ m ét ng«n ng÷ m ¹nh cho phÐ p t¹o ra m ét ch ¬ng tr×nh m µ LA D hoÆ c FB D rÊt khã t¹o ra. M ét ch ¬ng tr×nh viÕ t d íi d¹ng STL ® îc tæ chøc thµnh c¸c netw ork, m çi netw ork thùc hiÖ n m ét c«ng viÖ c nhá.

n S7200 ® äc ch ¬ng tr×nh tõ trªn xuèng d íi, sau ® ã lÆ p l¹i ë vßng quÐ t tiÕ p theo.

VÝ dô ng«n ng÷ STL

Ng«n ng÷ FBD

n Lµ ng«n ng÷ lËp tr×nh ® å ho¹ dùa trªn

c¬ së kÕ t nèi c¸c khèi hµm , sö dông c¸c ký hiÖ u l«gÝc gièng víi ® ¹i sè boolean. C ¸c hµm to¸n häc phøc t¹p còng ® îc thÓ hiÖ n d íi d¹ng khèi víi c¸c ® Ç u vµo ® Ç u ra thÝch hîp.