Giới thiệu về thiết bị điều khiển khả trình PLC

Chia sẻ: Bạch Diễm My | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

422
lượt xem 190
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình tham khảo học tập về điều khiển lập trình PLC - Mạng PLC. PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh.Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây chuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp... người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giới thiệu về thiết bị điều khiển khả trình PLC

Giới thiệu về thiết bị điều khiển khả trình PLC
A - GIÔÙI THIEÄU VEÀ THIEÁT BÒ ÑIEÀU KHIEÅN KHAÛ TRÌNH PLC: Trong coâng nghieäp saûn xuaát, ñeå ñieàu khieån moät daây chuyeàn, moät thieát bò maùy moùc coâng nghieäp … ngöôøi ta thöïc hieän keát noái caùc linh kieän ñieàu khieån rôøi (rôle, timer, contactor …) laïi vôùi nhau tuyø theo möùc ñoä yeâu caàu thaønh moät heä thoáng ñieän ñieàu khieån. Coâng vieäc naøy khaù phöùc taïp trong thi coâng, söûa chöõa baûo trì do ñoù giaù thaønh cao. Khoù khaên nhaát laø khi caàn thay ñoåi moät hoaït ñoäng naøo ñoù. Moät heä thoáng ñieàu khieån öu vieät maø chuùng ta phaûi choïn ñöôïc ñieàu khieån cho moät maùy saûn xuaát caàn phaûi hoäi ñuû caùc yeâu caàu sau: giaù thaønh haï, deã thi coâng, söûa chöõa, chaát löôïng laøm vieäc oån ñònh linh hoaït … Töø ñoù heä thoáng ñieàu khieån coù theå laäp trình ñöôïc PLC (Programable Logic Control) ra ñôøi ñaõ giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà treân. Thieát bò ñieàu khieån laäp trình ñaàu tieân ñaõ ñöôïc nhöõng nhaø thieát keá cho ra ñôøi naêm 1968 (Coâng ty General Moto - Myõ). Tuy nhieân, heä thoáng naøy coøn khaù ñôn giaûn vaø coàng keành, ngöôøi söû duïng gaëp nhieàu khoù khaên trong vieäc vaän haønh heä thoáng. Vì vaäy caùc nhaø thieát keá töøng böôùc caûi tieán heä thoáng ñôn giaûn, goïn nheï, deã vaän haønh, nhöng vieäc laäp trình cho heä thoáng coøn khoù khaên, do luùc naøy khoâng coù caùc thieát bò laäp trình ngoaïi vi hoã trôï cho coâng vieäc laäp trình. Ñeå ñôn giaûn hoùa vieäc laäp trình, heä thoáng ñieàu khieån laäp trình caàm tay (programmable controller handle) ñaàu tieân ñöôïc ra ñôøi vaøo naêm 1969. Trong giai ñoaïn naøy caùc heä thoáng ñieàu khieån laäp trình (PLC) chæ ñôn giaûn nhaèm thay theá heä thoáng Relay vaø daây noái trong heä thoáng ñieàu khieån coå ñieån. Qua quaù trình vaän haønh, caùc nhaø thieát keá ñaõ töøng böôùc taïo ra ñöôïc moät tieâu chuaån môùi cho heä thoáng, tieâu chuaån ñoù laø: daïng laäp trình duøng giaûn ñoà hình thang. Trong nhöõng naêm ñaàu thaäp nieân 1970, nhöõng heä thoáng PLC coøn coù theâm khaû naêng vaän haønh vôùi nhöõng thuaät toaùn hoå trôï (arithmetic), “vaän haønh vôùi caùc döõ lieäu caäp nhaät” (data manipulation). Do söï phaùt trieån cuûa loaïi maøn hình duøng cho maùy tính (Cathode Ray Tube: CRT), neân vieäc giao tieáp giöõa ngöôøi ñieàu khieån ñeå laäp trình cho heä thoáng caøng trôû neân thuaän tieän hôn. Ngoaøi ra caùc nhaø thieát keá coøn taïo ra kyõ thuaät keát noái vôùi caùc heä thoáng PLC rieâng leû thaønh moät heä thoáng PLC chung, taêng khaû naêng cuûa töøng heä thoáng rieâng leû. Toác ñoä xöû lyù cuûa heä thoáng ñöôïc caûi thieän, chu kyø queùt (scan) nhanh hôn laøm cho heä thoáng PLC xöû lyù toát vôùi nhöõng chöùc naêng phöùc taïp, soá löôïng coång ra/vaøo lôùn. Moät PLC coù ñaày ñuû caùc chöùc naêng nhö: boä ñeám, boä ñònh thôøi, caùc thanh ghi (register) vaø taäp leänh cho pheùp thöïc hieän caùc yeâu caàu ñieàu khieån phöùc taïp khaùc nhau. Hoaït ñoäng cuûa PLC hoaøn toaøn phuï thuoäc vaøo chöông trình naèm trong boä nhôù, noù luoân caäp nhaät tín hieäu ngoõ vaøo, xöû lyù tín hieäu ñeå ñieàu khieån ngoõ ra.
Nhöõng ñaëc ñieåm cuûa PLC: • Thieát bò choáng nhieãu. • Coù theå keát noái theâm caùc modul ñeå môû roäng ngoõ vaøo/ra. • Ngoân ngöõ laäp trình deã hieåu. • Deã daøng thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån baèng maùy laäp trình hoaëc maùy tính caù nhaân. • Ñoä tin caäy cao, kích thöôùc nhoû. • Baûo trì deã daøng. Do caùc ñaëc ñieåm treân, PLC cho pheùp ngöôøi ñieàu haønh khoâng maát nhieàu thôøi gian noái daây phöùc taïp khi caàn thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån, chæ caàn laäp chöông trình môùi thay cho chöông trình cuõ. Vieäc söû duïng PLC vaøo caùc heä thoáng ñieàu khieån ngaøy caøng thoâng duïng, ñeå ñaùp öùng yeâu caàu ngaøy caøng ña daïng naøy, caùc nhaø saûn xuaát ñaõ ñöa ra haøng loaït caùc daïng PLC vôùi nhieàu möùc ñoä thöïc hieän ñuû ñeå ñaùp öùng caùc yeâu caàu khaùc nhau cuûa ngöôøi söû duïng. Ñeå ñaùnh giaù moät boä PLC ngöôøi ta döïa vaøo 2 tieâu chuaån chính: • Dung löôïng boä nhôù vaø soá tieáp ñieåm vaøo/ra cuûa noù. • Caùc chöùc naêng nhö: boä vi xöû lyù, chu kyø xung clock, ngoân ngöõ laäp trình, khaû naêng môû roäng soá ngoõ vaøo/ra. Vôùi PLC vieäc giaûi quyeát caùc baøi toaùn töï ñoäng hoaù khaùc nhau haàu nhö khoâng bieán ñoåi gì veà cô caáu ngoaøi vieäc phaûi thay ñoåi chöông thình ñieàu khieån sao cho phuø hôïp.PLC coù khaû naêng tuyeät ñoái veà khaû naêng linh ñoäng,meàm deûo vaø hieäu quaû veà giaûi quyeát caùc baøi toaùn cao hôn so vôùi caùc kyõ thuaät coå ñieån. Baûng sau ñaây chæ söï so saùnh giöõa kyõ thuaät ñieàu logíc coå ñieån vaø kyõ thuaät ñieàu khieån chöông trình hoaù: §iÒu khiÓn logic cæ ®iÓn §iÒu khiÓn ch−¬ng tr×nh logic PhÇn tö ®iÒu khiÓn phÇn Môc ®Ých ®Æc biÖt Môc ®Ých chung cøng Ph¹m vi ®iÒu khiÓn Nhá vμ trung b×nh Trung b×nh vμ lín Thay ®æi hoÆc thªm bít Khã DÔ Thêi gian giao hμng Vμi ngμy Ngay lËp tøc B¶o tr×, b¶o d−ìng Khã DÔ §é tin cËy Phô thuéc thiÕt kÕ vμ chÕ Cao t¹o HiÖu qu¶ kinh tÕ C«ng suÊt nhá C«ng suÊt nhá, trung b×nh vμ lín
B – CAÁU HÌNH PHAÀN CÖÙNG S7-300: Thieát bò ñieàu khieån khaû trình SIMATIC S7-300 ñöôïc thieát keá theo kieåu module.Caùc module naøy söû duïng cho nhieàu öùng duïng khaùc nhau.Vieäc xaây döïng PLC theo caáu truùc module raát thuaän tieän cho vieäc thieát keá caùc heä thoáng goïn nheï vaø deå daøng cho vieäc môû roäng heä thoáng. 1. Card nhí (CPU 313 trë lªn). 5. Nguån cung cÊp. 2. MPI (cæng nèi nhiÒu ch©n). 6. Nguån dù tr÷. 3. Giao diÖn cña thiÕt bÞ nèi kÕt. 7. Chæ nèi nguån 24 V DC. 4. N¾p ®Ëy thiÕt bÞ nèi kÕt 8. Nót chän mode ho¹t ®éng. 9. C¸c ®Ìn LED b¸o tr¹ng th¸I vμ lçi. H×nh 1: ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh SIMATIC S7_300 I . Module nguån PS307 cña S7_300 : H×nh 2 : Module nguån cña S7_300
Module PS307 cã nhiÖm vô chuyÓn nguån xoay chiÒu 120/230V thμnh nguån mét chiÒu 24V ®Ó cung cÊp cho c¸c module kh¸c cña khèi PLC. Ngoμi ra module nguån cßn cã nhiÖm vô cung cÊp nguån cho c¸c sensor vμ c¸c thiÕt bÞ truyÒn ®éng kÕt nèi víi PLC. Module nguån th−êng ®−îc ®Æt bªn tr¸i cña khèi CPU. MÆt tr−íc cña module nguån bao gåm: Mét ®Ìn led b¸o hiÖu ®iÖn ¸p ra 24 V DC. Mét nót dïng ®Ó chän ®iÖn ¸p ®Çu vμo lμ 120 V AC hoÆc 230 V AC. Mét c«ng t¾c dïng ®Ó t¾t/bËt diÖn ¸p ra. MÆt sau cña module nguån bao gåm: • C¸c læ ®Ó nhËn ®iÖn ¸p vμo vμ ra. • Khe dïng ®Ó g¾n module lªn panel. Module nguån PS307 cã 3 lo¹i: PS307-1B, PS307-1E, PS307-1K. Sù kh¸c nhau gi÷a 3 lo¹i nμy thÓ hiÖn ë c−êng ®é dßng vμo vμ dßng ra cña module. C¸c th«ng sè kü thuËt cô thÓ cña c¸c lo¹i module nguån cña S7-300 PS 307- 1B 1E 1K PS 307- 1B 1E 1K §Çu vμo §Çu ra §iÖn ¸p ®Çu vμo §iÖn ¸p ®Çu ra - C¸c møc ®iÖn ¸p 120/230 V AC - Møc ®iÖn ¸p 24 V DC - Giíi h¹n cho 93÷132V - Giíi h¹n cho phÐp 24V+5%, lóc phÐp AC/187÷254V AC Dßng ra kh«ng t¶i TÇn sè dßng ®iÖn - C¸c møc gi¸ trÞ - C¸c møc gi¸ trÞ 50/60 Hz C¸c th«ng sè chung 2A 5A 10A - Giíi h¹n cho 47 ®Õn 63 Hz HiÖu suÊt 83% 87% 89% phÐp Hao phÝ ®iÖn n¨ng 10W 18W 30W Dßng vμo 0,5 A 1 A 1,7 A Dßng øng víi ®iÖn ¸p vμo 230V 0,8 A 2A 3,5 A Dßng øng víi ®iÖn ¸p vμo 120V B¶ng 1: c¸c th«ng sè kü thuËt cô thÓ cña 3 lo¹i module .
II . Khèi xö lý trung t©m -Module CPU: Module CPU laø loaïi module coù chöùa boä vi xöû lyù,heä ñieàu haønh, boä nhôù,caùc boä thôøi gian.boä ñeám,coång truyeàn thoâng (RS485)…vaø coù theå coù moät vaøi coång vaøo ra soá.Caùc coång vaøo ra soá coù treân CPU ñöôïc goïi laø coång vaøo ra onboard. Trong hoï PLC S7-300 coù nhieàu loaïi module CPU khaùc nhau,ñöôïc ñaët teân theo boä vi xöû lyù coù trong noù nhö module CPU 312, module CPU 314, module CPU 315… Nhöõng module naøy cuøng söû duïng moät boä vi xöû lyù nhöng khaùc nhau veà coång vaøo/ra onboard cuõng nhö caùc khoái haøm ñaët bieät ñöôïc tích hôïp saün trong thö vieän cuûa heä ñieàu haønh phuïc vuï vieäc söû duïng caùc coång vaøo/ra onboard naøy ñöôïc phaân bieät vôùi nhau trong teân goïi baèng cuïm töø chöõ caùi IFM (Intergrated Funtion Module) nh− CPU 312 IFM, CPU 313, CPU 314IFM, CPU 314, CPU 215... H×nh 3 : CPU 314 vμ CPU 314IFM . Ngoaøi coøn coù caùc loaïi module CPU vôùi hai coång truyeàn thoâng,trong ñoù coång truyeàn thoâng thöù hai coù chöùc naêng chính laø phuïc vuï vieäc noái maïng phaân taùn.Caùc loaïi module CPU naøy ñöôïc phaân bieät vôùi caùc loaïi CPU khaùc baèng theâm cuïm töø DS (Distributed Port). C¸c CPU nμy ®−îc chÕ t¹o theo møc ®é t¨ng dÇn vÒ tÝnh n¨ng sö dông: • CPU 312 IFM, lμ sù tÝch hîp gi÷a khèi CPU víi c¸c ®Çu vμo/®Çu ra sè (digital inputs/outputs) dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng hÖ thèng nhá kh«ng xö lý c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù. • CPU 313 dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng hÖ thèng lín h¬n ®ßi hái ph¶i lËp tr×nh phøc t¹p h¬n.
• CPU 314 IFM, lμ sù tÝch hîp gi÷a khèi CPU víi c¸c ®Çu vμo/®Çu ra t−¬ng tù vμ sè (digital and analog inputs/outputs) dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng thiÕt bÞ ®ßi hái thêi gian ®¸p øng nhanh vμ c¸c chøc n¨ng riªng biÖt • CPU 314 ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng hÖ thèng lín ®ßi hái ph¶i lËp tr×nh phøc t¹p vμ xö lý c¸c lÖnh víi tèc ®é lín. • CPU 315/315_2 DP ®−îc dïng cho c¸c c«ng viÖc phøc t¹p ®ßi hái ph¶i lËp tr×nh nhiÒu vμ ph©n chia cÊu tróc tù ®éng. 1. Module môû roäng: coù 5 loaïi chính: PS (Power Supply): Module nguoàn nuoâi. Coù 3 loaïi: 2A, 5A, 10A. SM (Signal Module): Module môû roäng coång tín hieäu vaøo/ra, bao goàm: • DI (Digital Input): Module môû roäng caùc coång vaøo soá. • DO (Digital Output): Module môû roäng caùc coång ra soá. • DI/DO: Module môû roäng caùc coång vaøo/ra soá. • AI (Analog Input): Module môû roäng caùc coång vaøo töông töï. • AO (Analog Output): Module môû roäng caùc coång ra töông töï. • AI/AO: Module môû roäng caùc coång vaøo/ra töông töï. IM (Interface module): Module gheùp noái. Ñaây laø loaïi module chuyeân duïng coù nhieäm vuï noái töøng nhoùm caùc module môû roäng laïi vôùi nhau thaønh moät khoái vaø ñöôïc quaûn lyù chung bôûi moät module CPU. Caùc module môû roäng ñöôïc gaù treân moät thanh rack. Treân moãi rack coù theå gaù ñöôïc toái ña 8 module môû roäng (khoâng keå module CPU vaø module nguoàn nuoâi). Moät module CPU S7-300 coù theå laøm vieäc tröïc tieáp ñöôïc vôùi nhieàu nhaát 4 racks vaø caùc racks naøy phaûi ñöôïc noái vôùi nhau baèng module IM. FM (Function Module): Module coù chöùc naêng ñieàu khieån rieâng, ví duï nhö module ñieàu khieån ñoäng cô böôùc, module ñieàu khieån ñoäng cô servo, module PID, module ñieàu khieån voøng kín,... CP (Communication Module): Module phuïc vuï truyeàn thoâng trong maïng giöõa caùc PLC vôùi nhau hoaëc giöõa PLC vôùi maùy tính.
2. CÊu t¹o bªn ngoμi cña CPU SIMATIC S7-300: CPU 314 SIEMENS SF C¸c ®Ìn LED BATF hiÓn thÞ c¸c DC5V FRCE tr¹ng th¸i vμ læi RUN STOP Khe c¾m Nót chän RUN-P RUN memory card Mode ho¹t ®éng STOP MRES Ng¨n chøa pin dù phßng MPI (Multipoint §iÖn cùc dïng M L+ Interface) cho nguån cÊp M vμ ®iÖn trë nèi ®Êt H×nh 4 : CÊu t¹o bªn ngoμi cña CPU 314. Nót chän Mode ho¹t ®éng cho phÐp chóng ta lùa chän bèn tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña CPU. Mode M« t¶ RUN-P CPU thùc hiÖn quÐt ch−¬ng tr×nh. (Run Ch−¬ng tr×nh cã thÓ ®−îc ®äc tõ CPU ra thiÕt bÞ lËp tr×nh vμ Program) còng cã thÓ n¹p vμo CPU. RUN CPU thùc hiÖn quÐt ch−¬ng tr×nh. Ch−¬ng tr×nh cã thÓ ®−îc ®äc tõ CPU ra thiÕt bÞ lËp tr×nh nh−ng kh«ng thÓ thay ®æi ch−¬ng tr×nh ®· ®−îc n¹p vμo bé nhí cña CPU STOP CPU kh«ng thùc hiÖn quÐt ch−¬ng tr×nh. Ch−¬ng tr×nh cã thÓ ®−îc ®äc tõ CPU ra thiÕt bÞ lËp tr×nh vμ còng cã thÓ n¹p vμo CPU. MRES Mode thùc hiÖn reset bé nhí cña CPU. (Memory §èi víi CPU 312 IFM vμ CPU 314 IFM khi chóng ta thùc hiÖn Reset) reset bé nhí cña CPU th× c¸c vïng nhí tÝch hîp gi÷ nguyªn kh«ng thay ®æi.
Baûng 2: Caùc cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa CPU. C¸c ®Ìn LED thÓ hiÖn tr¹ng th¸i ho¹t ®éng vμ lçi. LED ý nghÜa M« t¶ SF (®Ìn ®á) HÖ thèng bÞ §Ìn s¸ng nÕu cã c¸c sù cè sau: loãi C¸c loãi phÇn cøng. (System C¸c loãi phÇn mÒm hÖ thèng. Fault). C¸c loãi lËp tr×nh. NhËp sai c¸c th«ng sè. C¸c loãi sè häc. C¸c loãi vÒ thêi gian. Memory card cã vÊn ®Ò. Nguån dù phßng háng hoÆc kh«ng cã. Vμo/ra më réng bÞ loãi. Sö dông thiÕt bÞ lËp tr×nh ®Ó cã thÓ biÕt chÝnh x¸c loãi nμo ®ang x¶y ra. BATF (®Ìn Loãi nguån. §Ìn s¸ng nÕu: ®á) Nguån yÕu. (kh«ng cã Kh«ng cã nguån. trªn CPU Nguån bÞ háng. 312 IFM) 5 VDC 5 VDC cung §Ìn s¸ng nÕu nguån cung cÊp tèt. (green) cÊp cho CPU vμ cho bus cña S7_300. FRCE Thùc hiÖn §Ìn s¸ng nÕu ®ang tiÕn hμnh thùc hiÖn c«ng (yellow) ch−¬ng tr×nh. viÖc. RUN (green) CPU ®ang ë §Ìn nh¸y trong qu¸ tr×nh CPU restart. chÕ ®é RUN. §Ìn s¸ng trong suèt qu¸ tr×nh CPU thùc hiÖn vßng quÐt. STOP CPU ®ang ë §Ìn s¸ng nÕu CPU kh«ng thùc hiÖn vßng quÐt. (yellow) chÕ ®é STOP. §Ìn nh¸y kho¶ng mét hai gi©y nÕu CPU yªu cÇu reset bé nhí. B¶ng 3:m« t¶ ý nghÜa cña LED.
3. C¸c ®Æc tÝnh chñ yÕu cña c¸c CPU trong hä S7_300: 312IFM 313 314 314IFM 315 315-2DP 316 RAM 6 KB 12 KB 24 KB 32 KB 48 KB 64 KB 128 KB Vïng nhí ch−¬ng tr×nh 20 KB 20 KB 40 KB 48 KB 80 KB 96 KB 80 KB Toμn phÇn RAM; RAM; RAM; RAM; RAM; RAM; RAM; 20 KB 48 KB EEPROM EEPROM - 512 KB 512 KB - 512 KB 512 KB 512 KB Më réng b»ng card nhí Thêi gian thùc hiÖn PhÐp to¸n bit 0,6μs 0,6μs 0,3÷0,6μ 0,3÷0,6μs 0,3÷0,6μ 0,3÷0,6μ 0,3÷0,6μs PhÐp to¸n Word 2 μs 2 μs s 1 μs s s 1 μs PhÐpto¸n 15 μs 15 μs 1 μs 12 μs 1 μs 1 μs 12 μs Timer/counter 3 μs 3 μs 12 μs 2 μs 12 μs 12 μs 2 μs PhÐp céng sè 60 μs 60 μs 2 μs 50 μs 2 μs 2 μs 50 μs nguyªn 50 μs 50 μs 50 μs PhÐp céng sè thùc Thêi gian vßng quÐt ThiÕt lËp s¼n 150 ms 150 ms 150 ms 150 ms 150 ms 150 ms 150 ms Cμi ®Æt 1÷6000 ms 1÷6000 1÷6000 1÷6000 ms 1÷6000 1÷6000 1÷6000 ms ms ms ms ms Tæng céng bit nhí 1024 2048 Couter 32 64 Timer 64 128 Vïng nhí d÷ liÖu 72 bytes 4736 144 bytes 4736 bytes (max) bytes Digital input/output Input: 128 128 512 Input: 1024 +10 on- 496 board +20 on- Output: board 128 Output: +6 on- 496 board +16 on- board Analog input/output 32 64 Input: 62 128 +4 on- board Output: 62 +1 on- board
Vïng ®Öm xö lý 32 bytes + 4 128 bytes 128 bytes 128 bytes vμo/ra bytes on + 4 bytes board on board Vïng d÷ liÖu côc bé 512 bytes; Tæng céng lμ1536 bytes; 256 bytes 256 bytes cho mçi líp −u tiªn cho mçi líp −u tiªn §ång hå §ång hå ®−îc t¹o §ång hå ®−îc t¹o b»ng phÇn cøng b»ng phÇn mÒm MPI interface Tèc ®é truyÒn 19,2 vμ 187,5 kbaud Sè tr¹m tèi ®a 32 (127 nÕu cã tr¹m lÆp) Baûng 4:C¸c ®Æc tÝnh chñ yÕu cña c¸c CPU trong hä S7_300 . 4. Module xö lý vμo/ra tÝn hiÖu sè cña S7_300 H×nh 5 : Input/Output Digital Module SIMENS cung cÊp 3 lo¹i module xö lý vμo/ra cña tÝn hiÖu sè chÝnh ®ã lμ: • Inputs Digital module: Module cã nhiÖm vô nhËn c¸c tÝn hiÖu sè tõ thiÕt bÞ ngo¹i vi vμo vïng ®Öm ®Ó xö lý. • Outputs Digital module: Module cã nhiÖm vô xuÊt c¸c tÝn hiÖu sè tõ vïng ®Öm xö lý ra thiÕt bÞ ngo¹i vi.
• Input/Outputs Digital module: Module tÝch hîp nhiÖm vô cña c¶ hai lo¹i module nãi trªn. a . Input Digital Modules T−¬ng øng víi sè l−îng ®Çu vμo vμ hiÖu ®iÖn thÕ cña ®Çu vμo SIMENS cung cÊp mét sè lo¹i module sau: SM 321; DI 8×120/230 VAC SM 321; DI 16×24 VDC. SM 321; DI 16×24 VDC; cã xö lý vμ chuÈn ®o¸n c¸c ng¾t. SM 321; DI 16×24 VDC; cã nguån vμo. SM 321; DI 16×120 VAC SM 321; DI 32×24 VDC. B¶ng 5:c¸c ®Æc tr−ng kü thuËt cô thÓ cña module SM 321; DI 16×24 VDC. C¸c sè liÖu cô thÓ Sè ®Çu vμo 16 §é dμi cña cable Kh«ng b¶o vÖ Max: 600 m Cã b¶o vÖ Max: 1000 m Sè liÖu lùa chän c¶m biÕn §iÖn ¸p ®Çu vμo Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p 24 VDC Møc tÝn hiÖu 1 13 ÷ 30 V Møc tÝn hiÖu 0 -3 ÷ 5 V Dßng vμo 7 mA Thêi gian trÔ Tõ 0 lªn 1 1,2 ®Õn 4,8 ms Tõ 1 xuèng 0 1,2 ®Õn 4,8 ms Tr¹ng th¸I, c¸c ng¾t, chuÈn ®o¸n HiÓn thÞ tr¹ng c¸c th¸I §Ìn LED (xanh) C¸c ng¾t Kh«ng cã C¸c hμm chuÈn ®o¸n Kh«ng cã §iÖn ¸p, dßng, ®iÖn thÕ Møc ®iÖn ¸p vμo L+ 24 VDC B¶o vÖ sù ®¶o cùc cã Sè ®Çu vμo cã thÓ ®iÒu khiÓn cïng mét lóc 16
Kh¶ n¨ng c¸ch ®iÖn Cã Gi÷a kªnh truyÒn vμ mÆt dÉn th©n m¸y Kh«ng Gi÷a c¸c kªnh truyÒn C¸c møc ®iÖn thÕ cho phÐp 75 VDC 60 VAC KiÓm tra c¸ch ®iÖn 600 VDC C−êng ®é dßng ®iÖn Cña backplane bus Max, 25 mA LÊy tõ ch©n L+ Max, 25 mA b . Digital Output Modules: C¨n cø vμo sè ®Çu ra vμ ®iÖn ¸p ®Çu ra SIMENS cung cÊp mét sè module ®Çu ra tÝn hiÖu sè nh− sau: SM322; DO 32×24 VDC/0,5 A: module cã 32 ®Çu ra ®iÖn ¸p mét chiÒu 24 VDC. SM322; DO 16×24 VDC/0,5 A: module cã 16 ®Çu ra ®iÖn ¸p mét chiÒu 24 VDC. SM322; DO 8×24 VDC/0,5 A: module cã 8 ®Çu ra ®iÖn ¸p mét chiÒu 24 VDC, cã thiÕt lËp c¸c hμm chuÈn ®o¸n ng¾t. SM322; DO 8×24 VDC/2 A: module cã ®Çu ra ®iÖn ¸p mét chiÒu 24 VDC/2A. SM322; DO 16×120 VAC/1 A: module cã 16 ®Çu ra ®iÖn ¸p xoay chiÒu 120 VAC/1A. SM322; DO 8×120/230 VAC/2 A: module cã 8 ®Çu ra ®iÖn ¸p xoay chiÒu 120/230 VAC/2A. C¸c sè liÖu cô thÓ Sè ®Çu ra 16 §é dμi cña cable Kh«ng b¶o vÖ Max: 600 m Cã b¶o vÖ Max: 1000 m Sè liÖu lùa chän ®Ó dÉn ®éng §iÖn ¸p ®Çu ra Møc tÝn hiÖu 1 Min, L+(-0,8 V) Dßng ra Møc tÝn hiÖu 1 C−êng ®é dßng ®iÖn 0,5 A Ph¹m vi cho phÐp 5 mA ®Õn 0,6 A Møc tÝn hiÖu 0 Dßng d− max, 0,5 A Trë kh¸ng t¶I 48Ω ®Õn 4kΩ
T¶I cña ®Ìn Max, 5 W Nèi song song 2 ®Çu ra §Ó cã nhiÒu ®Çu kÝch ho¹t Cã thÓ (c¸c ®Çu ra nμy cïng nhãm) T¨ng dßng Kh«ng thÓ. KÝch ho¹t c¸c ®Çu vμo sè Cã thÓ TÇn sè chuyÓn m¹ch §iÖn trë t¶i Max, 100 Hz C¶m øng t¶i Max, 0,5 Hz Trë ®Ìn Max, 10 Hz B¶o vÖ ng¾n m¹ch Cã Ng−ìng ®¸p øng 1A Tr¹ng th¸i, c¸c ng¾t, chuÈn ®o¸n HiÓn thÞ tr¹ng c¸c th¸I §Ìn LED (xanh) C¸c ng¾t Kh«ng cã C¸c hμm chuÈn ®o¸n Kh«ng cã Møc ®iÖn ¸p vμo L+ 24 VDC Tæng dßng c¸c ®Çu ra cïng mét nhãm HÖ thèng m¸y n»m ngang Lªn ®Õn 200C/680F Max, 4 A Lªn ®Õn 600C/1400F Max, 2 A HÖ thèng m¸y n»m däc Lªn ®Õn 400C/1040F Max, 2 A Kh¶ n¨ng c¸ch ®iÖn Gi÷a kªnh truyÒn vμ mÆt dÉn th©n m¸y Cã Gi÷a c¸c kªnh truyÒn Cã Kh¶ n¨ng c¸ch ®iÖn Gi÷a kªnh truyÒn vμ mÆt dÉn th©n m¸y Cã Gi÷a c¸c kªnh truyÒn Cã C¸c møc ®iÖn thÕ cho phÐp 75 VDC 60 VAC KiÓm tra c¸ch ®iÖn 600 VDC C−êng ®é dßng ®iÖn Cña backplane bus Max, 80 mA LÊy tõ ch©n L+ Max, 120 mA Tæn thÊt c«ng suÊt cña module 4,9 W B¶ng 6:C¸c ®Æc tr−ng kü thuËt cña module SM 322; DO 16×24 VDC. c. Digital input/output modules: Ngoμi nh÷ng module xö lý vμo tÝn hiÖu sè vμ nh÷ng module xö lý ra tÝn hiÖu sè chuyªn biÖt SIMENS cßn ®−a ra mét sè module tÝch hîp hai nhiÖm vô nãi
trªn t¹o thμnh module xö lý vμo/ra tÝn hiÖu sè (Digital input/output modules). D−íi ®©y lμ mét sè module lo¹i nμy: SM323;DI 16/DO 16 × 24 VDC/0,5 A: Lμ module cã 16 ®Çu vμo 24 VDC/0,5 A vμ 16 ®Çu ra 24 VDC/0,5 A. SM323;DI 8/DO 8 × 24 VDC/0,5 A: Lμ module cã 8 ®Çu vμo 24 VDC/0,5 A vμ 8 ®Çu ra 24 VDC/0,5 A. d . C¸c module tÝch hîp c¸c ng¾t chuÈn ®o¸n vμ xö lý lçi: C¸c module nμy cã kh¶ n¨ng cμi ®Æt c¸c th«ng sè ®Ó chuÈn ®o¸n c¸c lçi. §Ó thiÕt lËp c¸c th«ng sè nμy ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông STEP7. ViÖc cμi ®Æt c¸c th«ng sè nμy ®−îc thùc hiÖn khi CPU ë tr¹ng th¸i STOP, c¸c th«ng sè nμy ®−îc chuyÓn tõ thiÕt bÞ lËp tr×nh vμo trong CPU vμ ®−îc l−u tr÷ ë ®©y. CPU cã nhiÖm vô chuyÓn giao c¸c th«ng sè nμy ®Õn c¸c digital module. Ng−êi lËp tr×nh còng cã thÓ thay ®æi c¸c th«ng sè nμy trong ch−¬ng tr×nh b»ng c¸ch sö dông c¸c khèi SFC (System Function). NÕu sö dông c¸c module lo¹i nμy mμ kh«ng thiÕt lËp c¸c th«ng sè th× c¸c th«ng sè mÆc ®Þnh sÏ ®−îc thùc thi. SM231; DI 16 × 24 VDC Th«ng sè cã tÝch hîp c¸c ng¾t chuÈn ®o¸n vμ xö lý loãi Giíi h¹n gi¸ trÞ Gi¸ trÞ mÆc KiÓu Ph¹m vi ®Þnh Thêi gian trÔ cña ®Çu 0,1/0,5/3/15/20 3 Static Module vμo (ms) ThiÕt lËp Ng¾t xö lý Yes/no No Dynamic Module Ng¾t chuÈn ®o¸n Yes/no No Dynamic Module ChuÈn ®o¸n Loãi sensor supply Yes/no No Static Nhãm kªnh Lóc thùc hiÖn xö lý ng¾t Yes/no No Dynamic Nhãm S−ên lªn Yes/no No Dynamic kªnh S−ên xuèng Nhãm kªnh B¶ng 7: C¸c tham sè cña module SM231; DI 16 × 24 VDC. Ng¾t chuÈn ®o¸n: Khi cã mét loãi x¶y ra trong module, module nμy thùc hiÖn mét ng¾t chuÈn ®o¸n. §iÒu nμy cã nghÜa lμ CPU ng¾t viÖc thùc hiÖn
ch−¬ng tr×nh hoÆc c¸c líp cã ®é −u tiªn thÊp h¬n ®Ó cho phÐp thùc hiÖn khèi ch−¬ng tr×nh xö lý ng¾t chuÈn ®o¸n. Ng¾t xö lý: Tuú thuéc vμo viÖc thiÕt lËp cÊu h×nh, c¸c module nμy cã thÓ tiÕn hμnh mçi nhãm kªnh mét ng¾t xö lý t¹i thêi ®iÓm s−ên lªn, s−ên xuèng hoÆc võa s−ên lªn võa s−ên xuèng cña tÝn hiÖu tr¹ng th¸i. Trong lóc ®ang thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ng¾t xö lý th× CPU ng¾t viÖc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh hoÆc c¸c líp cã ®é −u tiªn thÊp h¬n. C¸c tÝn hiÖu ng¾t kh¸c, nÕu xuÊt hiÖn ®−îc chøa trong vïng ®Öm cña module vμ ®−îc thùc hiÖn tuÇn tù theo thø bËc −u tiªn cña chóng. d . Caùc module input/output Analog S7_300: H×nh 6 : Analog Input module. SIMENS cung cÊp 3 lo¹i module input/output Analog chÝnh ®ã lμ: • Input Analog modules: Module cã nhiÖm vô chuyÓn c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù tõ c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi thμnh c¸c tÝn hiÖu sè ®Ó tiÕn hμnh xö lý bªn trong S7_300.
• Output Analog modules: Module cã nhiÖm vô chuyÓn ®æi c¸c tÝn hiÖu sè cña S7_300 thμnh c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù ®Ó phôc vu c¸c qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ ngo¹i vi. • Input/Outputs Analog module: Module tÝch hîp nhiÖm vô cña c¶ hai lo¹i module nãi trªn. C¸c CPU cña S7_300 chØ xö lý ®−îc c¸c tÝn hiÖu sè, v× vËy c¸c tÝn hiÖu analog ®Òu ph¶i ®−îc chuyÓn ®æi thμnh tÝn hiÖu sè. Mét tÝn hiÖu analog ®−îc sè ho¸ thμnh hai phÇn: phÇn dÊu vμ phÇn gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu. Bit dÊu: dÊu cña gi¸ trÞ tÝn hiÖu analog ®−îc l−u ë bit thø 15. 0 + 1 - Gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu: PhÇn nμy cã ®é lín lu«n nhá h¬n 15 bit, c¸c bit m· ho¸ nμy lÊp ®Çy c¸c bit trÝch luü theo chiÒu tõ tr¸i sang. Gi¸ trÞ Analog Sè thø tù cña 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 c¸c bit Gi¸ trÞ analog 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 15 bit (+S) Gi¸ trÞ analog 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 12 bit (+S) Gi¸ trÞ analog 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 bit (+S) B¶ng 8:ViÖc l−u trö c¸c gi¸ trÞ tÝn hiÖu cã ®é réng 15 bit, 12 bit vμ 8 bit. Còng nh− c¸c module sè, ng−êi sö dông còng cã thÓ thiÕt lËp c¸c th«ng sè cho c¸c module analog. §èi víi c¸c kªnh ®Çu vμo, c¸c th«ng sè cã thÓ lμ: ThiÕt lËp ng¾t. Ng¾t xö lý giíi h¹n c¸c gi¸ trÞ. Ng¾t chuÈn ®o¸n lçi. PhÐp ®o.
§èi víi c¸c kªnh ®Çu ra, c¸c th«ng sè cã thÓ lμ: ThiÕt lËp ng¾t. Ng¾t chuÈn ®o¸n lçi. C¸c gi¸ trÞ thay thÕ. TÝn hiÖu ra. SM 332; AO 4× 12Bit vμ SM 332; AO 2× KiÓu Th«ng sè 12Bit Ph¹m vi th«ng sè C¸c gi¸ trÞ cña th«ng sè MÆc ®Þnh ThiÕt lËp Ng¾t chuÈn Yes/no No Dynami Module ®o¸n c TriÖu chøng Nhãm c¸c Yes/no No Static Channe triÖu chøng l §¸p øng cña LWH gi÷ l¹i gi¸ trÞ cuèi - Dynami Channe CPU ë tr¹ng th¸i ASS h¹n chÕ ®Çu ra c l STOP TÝn hiÖu ®Çu ra KiÓu ®Çu ra Khö ho¹t tÝnh Dynami Channe §iÖn ¸p U c l dßng ®iÖn Ph¹m vi ®Çu Phô thuéc vμo tõng +/-10V Dynami Channe ra module cô thÓ. c l B¶ng 9:c¸c th«ng sè cã thÓ thiÕt lËp cho mét module Analog Output. 5. Module ghÐp nèi (Interface modules - IM): H×nh 7:Interface modules .
C¸c module ghÐp nèi (IM) cho phÐp thiÕt lËp hÖ thèng S7_300 theo nhiÒu cÊu h×nh (chØ t−¬ng thÝch víi c¸c CPU trë lªn). S7_300 cung cÊp 3 lo¹i module ghÐp nèi sau: IM 360: Lμ module ghÐp nèi cã thÓ më réng thªm mét tÇng chøa 8 module trªn ®ã víi kho·ng c¸ch tèi ®a lμ 10 m lÊy nguån tõ CPU. IM 361: Lμ module ghÐp nèi cã thÓ më réng thªm ba tÇng, víi mét tÇng chøa 8 module víi kho·ng c¸ch tèi ®a lμ 10 m ®ßi hái cung cÊp mét nguån 24 VDC cho mçi tÇng. IM 365: Lμ module ghÐp nèi cã thÓ më réng thªm mét tÇng chøa 8 module trªn ®ã víi kho·ng c¸ch tèi ®a lμ 1m lÊy nguån tõ CPU. C¸c module ghÐp nèi IM 365 IM 360 IM 361 Sè module cho mçi Mét cÆp 1 3 CPU Nguån cung cÊp - - 24V DC §iÖn n¨ng tiªu thô Tõ ®−êng 24V DC - - 0,5 A Tõ bus néi tuyÕn 5V 100 mA 350 mA - DC Tæn thÊt ®iÖn n¨ng 0,5 W 2W 5W B¶ng 10:c¸c th«ng sè kü thuËt cô thÓ cña caùc module . C – CAÁU TRUÙC CHÖÔNG TRÌNH TRÌNH PLC S7-300: I . Voøng queùt chöông trình cuûa S7-300: PLC thöïc hieän chöông trình theo moät chu trình laëp ñöôïc goïi laø voøng queùt (scan).Moät voøng laëp ñöôïc goïi laø moät voøng queùt.Coù theå chia moät chu trình thöïc hieän cuûa S7-300 ra laøm 4 giai ñoaïn.giai ñoaïn moät laø giai ñoaïn ñoïc döõ lieäu töø caùc coång vaøo,caùc döõ lieäu naøy seõ ñöôïc löu tröõ treân vuøng ñeäm caùc ñaàu vaøo.Tieáp theo laø giai ñoaïn thöïc hieän chöông trình,trong töøng voøng queùt chöông trình laàn löôït thöïc hieän tuaàn töï töø leänh ñaàu tieânvaø keát thuùc ôû leänh cuoái cuøng tieáp ñeán laø giai ñoaïn truyeàn thoâng noäi boä vaø kieåm tra loãi.Giai ñoaïn cuoái cuøng laø giai ñoaïn chuyeån noäi dung caùc boä ñeäm aûo tôùi coång ra.Ñeán ñaây moät voøng queùt ñöôïc hoaøn thaønh vaø moät voøng queùt môùi ñöôïc tieáp tuïc taïo neân moät chu trình laëp voâ haïn. 1. Truyeàn thoâng vaø 2. Chuyeån döõ lieäu töø kieåm tra noäi boä coång vaøo tôùi I
H×nh 8:Chu tr×nh thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh trong S7_300. Moät ñieåm caàn chuù yù laø taïi thôøi ñieåm thöïc hieän leänh vaøo/ra thoâng thöôøng caùc leänh khoâng laøm vieäc tröïc tieáp vôùi caùc coång vaøo/ra maø chæ thoâng qua boä ñeäm aûo cuûa coång trong vuøng nhôù tham soá.Chæ khi gaëp leänh yeâu caàu truy xuaát caùc ñaàu vaùo/ra ngay laäp töùc thì heä thoáng seõ cho döøng caùc coâng vieäc khaùc,ngay caû chöông trình xöû lyù ngaét ñeå thöïc hieän leänh naøy moät caùch tröïc tieáp vôùi caùc coång vaøo/ra.Caùc chöông trình con xöû lyù ngaét chæ ñöôïc thöïc hieän trong voøng queùt khi xuaát tín hieäu baùo ngaét vaø coù theå xaûy ra baát cöù thôøi ñieåm naøo trong voøng queùt. Boä ñeäm I vaø Q khoâng lieân quan ñeán caùc coång vaøo/ra töông töï neân caùc leänh truy nhaäp khoâng töông töï ñöôïc thöïc hieän tröïc tieáp vôùi coång vaät lyù chöù khoâng qua boä ñeäm Thôøi gian caàn thieát ñeå PLS thöïc hieän ñöôïc moät voøng queùt goïi laø thôøi gian voøng queùt (Scan Time).Thôøi gian voøng queùt khoâng coá ñònh,töùc laø khoâng phaûi voøng queùt naøo cuõng ñöôïc thöïc hieän theo moät khoaûng thôøi gian nhö nhau. Caùc voøng queùt nhanh,chaäm phuï thuoäc vaøo soá leänh trong chöông trình ñöôïc thöïc hieän,vaøo khoái löôïng döõ lieäu ñöôïc truyeàn thoâng…trong voøng queùt ñoù. Nhö vaäy giöõa vieäc ñoïc döõ lieäu töø ñoái töôïng ñeå söû lyù,tính toaùn vaø vieäc göõi tín hieäu ñieàu khieån ñeán ñoái töôïng ñoù coù moät khoaûng thôøi gian treã ñuùng baèng thôøi gian voøng queùt.Thôøi gian voøng queùt caøng ngaén,tính thôøi gian thöïc cuûa chöông trình caøng cao. Neáu söû duïng caùc khoái chöông trình ñaët bieät coù cheá ñoä ngaét,ví duï nhö laø OB40 , OB80…chöông trình cuûa caùc khoái ñoù seõ ñöôïc thöïc hieän trong voøng queùt khi xuaát hieän tính hieäu baùo ngaét cuøng chuûng loaïi.