GIỚI THIỆU PLC CỦA SIMATIC S7-200

Chia sẻ: 123968574 123968574 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

182
lượt xem 39
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giới thiệu PLC PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIỚI THIỆU PLC CỦA SIMATIC S7-200

GIỚI THIỆU BỘ PLC CỦA SIMATIC S7-200 Tổng quát về PLC I. 1. Giới thiệu PLC PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (kh ả trình) cho phép thực hiện linh ho ạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để th ực hiện một lo ạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện nà y được kích hoạt b ởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC ho ặc qua các hoạt động có trễ như thời gian đ ịnh thì hay các sự kiện được đ ếm. Mộ t khi sự kiện được kích ho ạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển b ên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở n gõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình. Để khắc phục những nhược điểm củ a bộ đ iều khiển dùng dây n ối ( b ộ đ iều kh iển b ằng Relay) ngư ời ta đã chế tạo ra bộ PLC nh ằm thỏ a mãn các yêu cầu sau : Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình d ể học . • Gọn nh ẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa. • Dung lượng bộ nh ớ lớn để có th ể chứa được những chương trình phức tạp . • Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp . • Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nố i m ạng , các • môi Modul mở rộng. Giá cả cá thể cạnh tranh được. • Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây n ối và các Logic thời gian .Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính d ể dàng cho PLC mà vẫn bảo đ ảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đ ã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử d ụng PLC trong công nghiệp . Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định thời , thanh ghi d ịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớùn … Sự phát triển các máy tính d ẫn đến các bộ PLC có dung lư ợng lớn , số lượng I / O nhiều hơn.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình đ iều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần th ực hiện sẽ được xác đ ịnh bởi một chương trình . Chương trình này được n ạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện viêïc điều khiểûn dựa vào chư ơng trình này. Nh ư vậy nếu muốn thay đổi h ay mở rộng chức năng củ a qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổ i chương trình bên trong bộ nhớ củ a PLC . Việc thay đổi hay m ở rộng chứ c năng sẽ được thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nố i hay Relay . 2. Cấu trúc , nguyên lý hoạt động củ a PLC Cấu trúc a. Tất cả các PLC đều có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm mộ t số bộ nhớ n goài EPROM ). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nố i với PLC . Các Modul vào /ra. Bên cạnh đó, một bộ P LC hoàn chỉnh còn đ i kèm thêm môït đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới d ạng hoàn thiện hay b ổ sung . Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đ ã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụ ng thì nó mới truyền sang bộ n hớ P LC . Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọ c và kiểm tra chương trình . Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … b. Nguyên lý hoạt động củ a PLC Đơn vị xử lý trung tâm
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứ a trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đ ầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn b ộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộ c vào chương trình điều khiển được giữ trong b ộ nhớ. Hệ thống bus Hệ thống Bus là tuyến dùng đ ể truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song : Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau. Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu. Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu đ ịnh thì và điểu khiển đồng bộ các ho ạt động trong PLC . Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đư ờng, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte m ột cách đồng thời hay song song. Nếu môït modul đ ầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đ ầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa ch ỉ b yte củ a 8 đầu ra xu ất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC . Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một th ời gian h ạn ch ế. Hêï thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữ a CPU, bộ nhớ và I/O . Bên cạch đó, CPU được cung cấp mộ t xung Clock có tần số từ 1 8 MHZ. Xung này quyết đ ịnh tốc độ ho ạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. Bộ nh ớ
P LC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các ch ức năng trong PLC như đ ịnh thời, đếm, ghi các Relay. Mỗ i lệnh củ a chương trình có mộ t vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đ ều đư ợc đánh số , những số n ày chính là địa ch ỉ trong bộ nhớ . Địa ch ỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đ ến bởi mộ t bộ đếm địa ch ỉ ở b ên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo . Với một đ ịa ch ỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đ ấu ra, quá trình này được gọ i là quá trình đọc . Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi m ạch bán dẫn, mỗi vi m ạch này có khả n ăng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đ ều được sử dụng . RAM (Random Access Memory ) có th ể nạp chương trình, thay đ ổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị m ất . Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp n ăng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùn g đ ể khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổ i thọ lớn . EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là b ộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọ c chứ không ghi nộ i dung vào được . Nội dung của EPROM không b ị mất khi m ất nguồn , nó đư ợc gắn sẵn trong máy , đ ã được nhà sản xuất nạp và chứ a h ệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ d ùng thêm EPROM gắn bên trong PLC . Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM. Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình . Đĩa cứng hoăïc đ ĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng đ ể lưu những chương trình lớn trong mộ t th ời gian dài . Kích thước bộ nh ớ :
Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 ÷1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế • tạo . Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả năng chứa từ 2000 • ÷16000 dòng lệnh. Ngoài ra còn cho phép gắn thêm b ộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM. Các ngỏ vào ra I / O Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul ( các đ ầu vào của PLC ) , các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra ( các đầu ra củ a PLC ) . Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V , tín hiêïu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗ i đơn vị I / O có duy nhất một đ ịa ch ỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC , điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở n ên dể dàng và đơn giản . Bộ xử lý đọ c và xác đ ịnh các trạng thái đ ầu vào (ON,OFF) để thự c hiện việc đóng h ay ngắt m ạch ở đầu ra . 3. Các hoạt động xử lý bên trong PLC Xử lý chương trình a. Khi một chương trình đã đ ược nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh sẽ được trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong b ộ nhớ . P LC có bộ đếm đ ịa chỉ ở b ên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở b ên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện mộ t cách tu ần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuố i chương trình . Mỗ i lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuố i được gọi là một chu k ỳ thực hiện. Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tố c độ xử lý củ a PLC và độ lớn của chương trình. Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đo ạn nối tiếp nhau : Đầu tiên, bộ xử lý đ ọc trạng thái của tất cả đ ầu vào. Phần chương trình phụ c vụ • công việc này có sẵn trong PLC và được gọ i là hệ điều hành .
Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình. Trong • ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đ ầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết qu ả sau đó sẽ xác đ ịnh trạng thái củ a các đ ầu ra. Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul • đ ầu ra. b. Xử lý xu ất nhập Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I / O trong PLC : Cập nhật liên tụ c Điều nay đòi hỏ i CPU quét các lệnh ngỏ vào (mà chúng xuất hiện trong chương trình ), kho ảng th ời gian Delay được xây dựng bên trong để chắc chắn rằng ch ỉ có những tín hiệu hợp lý mới được đọc vào trong bộ nhớ vi xử lý. Các lệnh ngỏ ra được lấùy trực tiếp tới các thiết b ị. Theo hoạt động logic của chương trình , khi lệnh OUT được thự c hiện thì các ngỏ ra cài lại vào đơn vị I / O, vì th ế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp. Chục ảnh quá trình xu ất nhập Hầu hết các PLC loại lơn có thể có vài trăm I / O, vì thế CPU ch ỉ có th ể xử lý một lệnh ở một thời điểm . Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nh ập ph ải được xét đ ến riêng lẻ nh ằm dò tìm các tác động củ a nó trong chương trình. Do chúng ta yêu cầu relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho h ệ thống lấy mẫu liên tụ c trở nên rất dài và tăng theo số n gõ vào. Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I / O được cập nhật tới một vùng đ ặc biệt trong chương trình. Ở đây, vùng RAM đ ặc biệt này được dùng như một bộ đ ệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I / O. Mỗi ngõ vào ra đều có một đ ịa ch ỉ I / O RAM này. Suố t quá trình copy tất cả các trạng thái vào trong I / O RAM. Quá trình này xảy ra ở m ột chu kỳ chương trình (từ Start đến End ). Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy tiêu b iểu là vài ms. Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình đ iều khiển tương ứng mỗ i lệnh mất khoảng từ 1 10 s.
II. PLC SIMATIC S7-200 CPU 214 Cấu trúc phần cứng của CPU 214 1. S7 -200 là thiết bị điều khiển logic kh ả trình loại nhỏ của Hãng SIEMNS (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu Modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ b ản của S7-200 là khối vi xử lý CPU-214. CPU-214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul mở • rộng. 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thu ộc miền nhớ đọc / ghi non -volatile để lưu chương • trình (vùng nh ớ có giao diện với EEPROM). 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thu ộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đ ầu • thuộ c miền non-volatile. Tổng số ngõ vào / ra cự c đ ại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra. • 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer • 10ms và 108 Timer 100ms. 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đ ếm lùi. • 688 bít nhớ đặc biệt dùng đ ể thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc. • Các ch ế độ xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc xuống, • n gắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2Khz và 7 Khz. • 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO ho ặc kiểu PWM. • 2 bộ điều chỉnh tương tự • Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ • khi PLC bị m ất nguồn cung cấp. Các đèn báo trên S7-200 CPU214 SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. •
RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ đ ịnh PLC đang ở chế độ làm việc và th ực • h iện chương trình đ ược nạp vào trong máy. STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng • chương trình và đang thực hiện lại. Cổng vào ra Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Ix.x. • Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logic của công tắc. Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời củ a cổng Qx.x. • Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Ch ế độ làm việc PLC có 3 chế độ làm việc: RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ n hớ, PLC sẽ chuyển từ • RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố ho ặc trong chương trình gặp lệnh STOP. STOP: Cưởng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang ch ế độ • STOP. TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC hoặc • RUN hoặc STOP. Cổng truyền thông S7 -200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nố i 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tố c độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 38.400 baud. Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc các lo ại máy lập trình thuộ c họ PG7xx có thể dùng một cáp nối th ẳng MPI. Cáp đó đi kèm với máy lập trình.
Ghép nối S7 -200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC / PPI với bộ chuyển đổi RS232 / RS485. Giải thích Chân Cấu trúc bộ nhớ 2. Bộ nhớ S7-200 được chia thành 4 vùn g với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một kho ảng thời gian nhất đ ịnh khi mất nguồn. Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc, ghi đư ợc trong toàn vùng, loại trừ các bit nh ớ đặc biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy nhập để đọ MIỀN NHỚ NGOÀI EEPROM Chương trình Chương trình Chương trình Tham số Tham số Tham số Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Vùng đối tượng Vùng chương trình • Là nguồn nhờ được sử dụng đ ể lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc / ghi được.
Vùng tham số • Là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa ch ỉ trạm, … cũng giống như vùng chương trình, thuộc kiểu non -volatile đọ c / ghi được. Vùng dữ liệu • Là miền nhớ động đư ợc sử dụng để cất giữ các dữ liệu củ a chương trình. Nó có th ể được truy cập theo từng bít, từng byte, từng từ đơn (W-Word) hoặc theo từ kép (DW_ Double Word), vùng dữ liệu được chia thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đ ầu theo từ tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng củ a chúng như sau: V : Variable Memory. I : Input image register. O : Output image regiter. M : Internal Memory bits. SM : Special Memory bits. Tất cả các miền này đều có thể truy nhập theo từng bít, từ ng byte, từng từ (word) hoặc từ kép (double word). Vùng đối tượng • Bao gồm các thanh ghi Timer, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào ra, thanh ghi AC. Vùng này không thuộc kiểu Non -Volatile nhưng đọc / ghi được . Mở rộng cổng vào ra 3. CPU 214 cho phép mở rộng nhiều nh ất 7 Modul. Các modul mở rộng tương tự và có thể mở rộng cổng vào của PLC b ằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích . Địa chỉ củ a các vị trí của các modul đư ợc xác đ ịnh cùng kiểu . Ví dụ như một modul cổng ra không th ể gán địa chỉ của một modul cổng vào, cũng như mộ t modul tương tự không th ể có địa ch ỉ như một modul số và ngược lại .
Các modul mở rộng số hay tương tự đ ều chiếm chổ trong bộ đệm, tương tự với số đ ầu vào/ra của modul . Sau đây là địa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU214 CPU214 Modul 0 4 vào/4a Modul 1 8 vào Modul 2 3 vào/1a Analog Modu3 8 ra Modul 4 3 vào/1a I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 I0.3 Q0.3 I0.4 Q0.4 I0.5 Q0.5 I0.6 Q0.6 I0.7 Q0.7
I1.0 Q1.0 I1.1 Q1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 AIW 0 AIW 2 AIW 4
AQW 0 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 AIW8 AIW12 AQW 4 Cấu trúc chương trình của S7-200 4. Có thể được lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong các phần m ềm : Step 7 – Micro / Dos Step 7 – Micro / Win Những ph ần mềm này đều có thể cài đ ặt được trên các máy lập trình họ PG 7xx và các máy tính cá nhân. Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồ m chương trình chính (main p rogram) và sau đó đ ến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt. Chương trình chính được kết thúc b ằng lệnh kết thúc chương trình (MEND). Chương trình con là một bộ phận của chương trình, các chương trình ph ải được viết sau lệnh kết thúc chương trình đó là lệnh MEND. Các chương trình xử lý ngắt cũng là một bộ phận của chương trình. Nếu cần sử dụng ph ải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính (MEND).
Các chương trình được nhóm lại thành mộ t nhóm ngay sau chương trình chính, sau đó đ ến các chương trình xử lý ngắt. Cũng có thể do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt ở sau chương trình chính Thực hiện chương trình củ a S7-200 5. PLC th ực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗ i vòng lặp đư ợc gọi là vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được b ắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đo ạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện b ằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc MEND. Sau giai đo ạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nộ i bộ và kiểm lỗi. Vòng quét được kết thúc b ằng giai đoạn chuyển các nộ i dung củ a bộ đ ệm ảo tới các cổng ra. .
Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào / ra thông thường lệnh không làm việc trự c tiếp cổng vào ra mà ch ỉ thông qua bộ đ ệm ảo của cổ ng trong vùng nhớ tham số . Việc truyền thông giữa bộ đ ệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn (1) và (4) do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào / ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, n gay cả chương trình xử lý ngắt để th ực hiện lệnh này trự c tiếp với cổng vào và ra. Nếu sử dụng các chế độ ngắt chương trình tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử lý ngắt chỉ được thự c hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở b ất cứ đ iểm nào trong vòng quét. 6. Các toán hạng lập trình cơ b ản Có 6 phần tử lập trình cơ bản, mỗ i ph ần tử có công dụng riêng. Để dễ d àng xác đ ịnh thì mỗi phần tử được gán cho mộ ký tự: I : Dùng để chỉ n gõ vào vật lý nố i trực tiếp vào PLC. • : Dùng đ ể chỉ ngõ ra vật lý nối trực tiếp từ P LC. • Q : Dùng để xác định ph ần tử đ ịnh thời có trong PLC. • T : Dùng đ ể xác đ ịnh phần tử đếm có trong PLC. • C M và S : Dùng như các cờ hoạt động như bên trong PLC. • Tất cả các ph ần tử (toán hạng) trên có hai trạng thái ON hoặc OFF (1 ho ặc 0). Cuộn dây có thể được dùng đ ể đ iều khiển trực tiếp ngõ ra từ PLC (như ph ần tử Q) hoặc có thể điều khiển bộ đ ịnh thì, bộ đếm ho ặc cờ (như phần tử M, S). Mỗi cuộ c dây được gắn với các công tắc. Các công tắc này có thể là thư ờng mở ho ặc thư ờng đóng. Các ngõ vào vật lý nố i đến bộ đ iều khiển lập trình (ph ần tử I) không có cu ộn dây để lập trình. Các ph ần tử n ày ch ỉ có th ể d ùng ở dạng các công tắc mà thôi (loại thường đóng và thường m ở). NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 CPU 214 III.
Phương pháp lập trình 1. S7 -200 b iểu diễn một mạch logic cứng bằng mộ t dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh. S7-200 thực hiện chương trình b ắt đ ầu từ lệnh lập trình đ ầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong mộ t vòng quét (scan). Mộ t vòng quét (scan cyele) được b ắt đầu b ằng một việc đọ c trạng thái của đầu vào, và sau đó th ực hiện chương trình. Vòng quét kết thúc b ằng việc thay đổi trạng thái đ ầu ra. Trước khi b ắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ b ên trong và nhiệm vụ truyền thông. Chu trình th ực hiện chương trình là chu trình lặp. Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai phương pháp cơ b ản. Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt là STL). Nếu có mộ t chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự dộng tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng. Ngược lại không ph ải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD. Phương pháp h ình thang (LAD): LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của b ảng đ iều khiển bằng rơ le. Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng đ ể b iểu diễn lệnh logic như sau: Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le • Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thương đóng Cuộn dây (coil): Là biểu tượng mô tả rơ le được m ắc theo chiều • dòng điện cung cấp cho rơ le. Hộp (Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng • đ iện ch ạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn b ằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải m ắc đúng chiều dòng điện.
Mạng LAD: Là đư ờng nố i các phần tử thành một m ạch hoàn thiện, đi từ đường n guồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây pha, đường n guồn bên ph ải là dây trung hòa và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường không được thể h iện khi dùng chương trình tiện dụng STEPT MICRO / DOS hoặc STEPT – MICRO/WIN. Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đ ến đóng các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn. Phương pháp liệt kê lệnh (STL): Là phương pháp th ể hiện chương trình dưới d ạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức biểu diễn mộ t chức năng củ a PLC. Các toán h ạng và giới h ạn cho phép của CPU 214 2. Phương pháp truy nhập Giới h ạn cho phép của các toán h ạng Truy nhập bit (địa chỉ b yte, chỉ số bit) 4095 .7) V (0.0 7.7) I (0.0 7 .7 ) Q (0.0 31.7) M (0.0 85.7 ) SM (0.0 127 ) T (0 127) C (0 Truy nhập bitVB 4.095) (0 7) IB (0 31). MB (0 85 ) SMB (0 3) AC (0 Hằng số Truy nhập từ đơn 4094) VW (0
127 ) T (0 127) C (0 6) IW (0 6) QW (0 30 ) MW (0 84) SMW (0 3) AC (0 30) AIW (0 30) AQW (0 Hằng số Truy nhập từ kép 4092) VD (0 4) ID (0 4) QD (0 28 ) MD (0 82) SMD (0 3) AC (0 2) HC (0 Hằng số . Một số lệnh cơ bản dùng trong lập trình 3. 3.1. Các lệnh vào ra * Load (LD): Lệnh LD nạp giá trị logic của mộ t tiếp điểm vào trong bít đầu tiên của n găn xếp (xem hình a), các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống mộ t bít.
Load Not (LDN): Lệnh LDN nạp giá trị logic ngh ịch đảo của m ột tiếp điểm • vào trong bít đầu tiên củ a ngăn xếp (xem hình b), các giá trị còn lại trong ngằn xếp bị đ ẩy lùi xuống một bít. Trước LD Sau c0 M c1 c0 c2 c1 c3 c2 c4 c3 c5 c4 c6 c5 c7 c6 c8 c7 Hình a: Trạng thái của ngăn xếp trước và sau khi thự c hiện lệnh LD Trước LDN Sau c0 m c1 c0 c2 c1 c3 c2
c4 c3 c5 c4 c6 c5 c7 c6 c8 c7 Bị đẩy ra khỏi ngăn xếp Hình b: Trạng thái của ngăn xếp trước và sau khi thực hiện lệnh LDN. Các dạng khác nhau củ a lệnh LD, LDN cho LAD như sau: LAD Mô tả Toán hạng Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng n ếu n = 1. n: I, Q, M, SM, T, C, V LD n (bit) Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi n = 1. LDN n Tiếp điểm thường mở sẽ đóng tức thời khi n = 1 LDI n n: I Tiếp điểm thường đóng sẽ mở tức thời khi n = 1 LDNI n