Chuyên đề Thử nghiệm lập trình cho bộ điều khiển khả lập trình (PLC)

105 - - Bài thực tập chuyên đề tHử NGHIệM LậP TRìNH CHO Bộ điều khiển khả lập trình (PLC) 1. Mục đớch Các bộ điều khiển khả lập trình (PLC) hiện nay đã đ−ợc ứng dụng khá rộng rãi: trong sản xuất, trong nghiên cứu khoa học để tự động hoá nhiều quá trình. Trong nhà tr−ờng, nhiều tr−ờng Đại học đã dạy trong giáo trình về "Điện tử công nghiệp", về "Tự động hoá các quá trình". Thậm chí nhiều nơi đã mở những lớp đào tạo theo chứng chỉ chuyên về "ứng dụng và lập trình cho PLC". Nhiều sinh viên các tr−ờng Công Nghệ sau khi ra tr−ờng đã "làm việc" chỉ trên các hệ thống PLC. Vì vậy, trong khuôn khổ các bài thực tập chuyên đề cho sinh viên những năm cuối một phần về thực tập lập trình để đ−a một hệ thống PLC vào hoạt động là rất cần thiết. Trong khuôn khổ bài viết này, những vấn đề sẽ đ−ợc trình bày nh− sau: • Những hiểu biết chung về PLC • Những thông số kỹ thuật của PLC SIEMENS S7 200 • Tập lệnh dùng cho PLC SIEMENS S7 200 • Những việc phải làm trong khuôn khổ bài thực tập 2. Dụng cụ thực nghiệm PLC SIEMENS S7 200 Tập lệnh dùng cho PLC SIEMENS S7 200 A. CƠ SỞ Lí THUYẾT 1. Lập trỡnh và dữ liệu Một PLC có thể đ−ợc sử dụng một cách kinh tế hay không chịu ảnh h−ởng lớn của những thuận tiện và dễ dàng sẵn có và th−ờng trực trên panen lập trình. Trái với điều khiển số, chỉ có thể dùng đ−ợc bộ điểu khiển khả lập trình nếu có một panen lập trình luôn sẵn sàng. Nh− vậy khi trang bị một bộ PLC cũng đồng thời phải trang bị một panen lập trình của cùng một nhà chế tạo. Ngay cả khi môđun đầu vào đ−ợc tiêu chuẩn hoá, thì vẫn đòi hỏi bộ PLC phải có những bộ đầu ra khác nhau và đặc biệt. 106 - - Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển khả lập trình và công nghệ rơle hoặc bán dẫn là ở chỗ kỹ thuật nhập ch−ơng trình vào bộ điểu khiển nh− thế nào (hình 1). Trong điều khiển rơle, bộ điểu khiển chuyển đổi bao gồm một cách cơ học những môđun cá thể phù hợp với ch−ơng trình mạch và dãy điều khiển đ−ợc kiểm soát bằng tay thông qua việc nối dây do đó mà có từ kỹ thuật: “điều khiển cứng”. Trái lại, việc nhập một dãy điều khiển vào một PLC đ−ợc thực hiện thông qua một panen lập trình và một ngoại vi ch−ơng trình, có thể chỉ ra mọi ph−ơng pháp và qui trình có thể để nhập lôgic vào các bộ phận l−u trữ điện tử. Hình 1: Sự khác biệt giữa điều khiển bằng mạch cứng và PLC. Hình 1 la sơ đồ khối trình bày sự khác biệt giữa PLC và bộ điểu khiển bằng mạch cứng trên ph−ơng diện quá trình hình thành và chuẩn bị. Để lập trình ng−ời ta có thể sử dụng một trong những mô hình sau đây: • Mô hình khuôn khổ dây l−u đồ • Mô hình khuôn khổ chức năng liệt kê các nhiệm vụ • Mô hình sơ đồ biểu đồ nối dây hoặc biểu đồ mạch công tắc • Mô gình l−ợc đồ phép tính khuôn khổ logic Việc lựa chọn mô hình trong số bốn mô hình trên đây cho thích hợp là tuỳ thuộc vào loại PLC và điều quan trọng đối với ng−ời dùng là lựa chọn loại PLC nào cho phép sự giao l−u t− liệu không gặp khó khăn và tránh đ−ợc những chi phí không cần 107 - - thiết. Đa số các thiết bị l−u hành trên thị tr−ờng hiện nay là dùng mô hình khuôn khổ dãy hoặc là khuôn khổ biểu đồ nối dây. Những thiết bị hiện đại nhất cho phép ng−ời dùng chuyển đổi từ một ph−ơng pháp nhập này sang một ph−ơng pháp nhập khác ngay cả trong quá trình nhập, Bởi vì độc lập với ph−ơng pháp đ−ợc dùng, khuôn khổ khác đ−ợc tạo ra đồng thời. Kinh nghiệm cho thấy lập tình với khoá ký hiệu và chức năng sẽ gây ra một số vấn đề nếu lập trình viên đã quen với điều khiển bằng rơle và nếu biểu đồ mạch công tắc hiện ra trên màn hình trong quá trình lập trình giống hệt nh− biểu đồ mạch sử dụng trong kỹ thuật rơle. Mặt khác những ng−ời dúng đã có sẵn những hiểu biết cơ bản về ngôn ngữ lập trình phát hiện đ−ợc rằng sẽ dễ dàng hơn nhiều nếu dùng mô hình khuôn khổ dãy. Những chữ viết tắt giúp trí nhớ đ−ợc dùng trong kỹ thuật có −u điểm là chúng không thu nhỏ khả năng của PLC. Do có nhiều đòi hỏi khác nhau mà các thiết bị lập trình phải thoả mãn cho nên đa phần các nhà chế tạo đã cung cấp nhiều loại thiết bị với những khả năng khác nhau. Những mô hình đơn giản nhất là thích hợp đối với thiết bị thử nghiệm cho giai đoạn khởi động của lần lắp đặt, bảo quản và sửa lỗi ch−ơng trình. Chúng có những chức năng cơ bản sau đây: • Lập trình và soạn thảo khuôn khổ dãy l−u đồ. • Tìm kiếm và hiển thí các đoạn b−ớc của ch−ơng trình, các lệnh và các địa chỉ. • Biểu thị tín hiệu đầu vào đầu ra và kết quả. • Xoá boe, thay đổi và lập trình cho EPROM các dòng lệnh, Nhiều thiết vị kiểu mới th−ờng đ−ợc lắp thêm một màn hình hiển thị và mạch phối ghép cho băng ghi catxet, máy in băng và bộ dẫ động đĩa trong và ngoài. Những thiết bị tối tân nhất đã xuất hiện trên thị tr−ờng bao gồm một trạm lập trình tiện nghi, cung cấp cho lập trình viên những chỉ dẫn, những t− liệu ch−ơng trình có thể tra cứu tự động, cho phép nhập trực tiếp các lệnh và t− liệu mà không cần dùng bất kỳ một ngôn ngữ lập trình nào. Vì mục đích đó còn có thể dùng máy tính cá nhân nếu có trang bị phần mềm cần thiết và sự lựa chọn phần cứng nh− h−ớng dẫn lập trình EPROM, khoá chức năng và đầu nối một đ−ờng với PLC cho thao tác quan sát và soạn thảo ch−ơng trình nếu RAM đ−ợc sử dụng Một khi ch−ơng trình đã đ−ợc lập ra thì thiết bị lập trình còn phải thực hiện những nhiệm vụ khác nh−: • In khuôn khổ l−u đồ dãy với những chú giải và tên thiết bị đ−ợc điều khiển • In danh sách đối chiếu chỉ ra những liên hệ của các bộ nhớ phụ, bộ thời gian, và những bộ điều khiển với các môđun trong và ngoài. 108 - - • In danh sách địa chỉ có kèm theo chi tiết chỉ ra những địa chỉ đó đ−ợc gắn với đầu vào đầu ra; bộ nhớ phụ; bộ thời gian... • In biểu đồ mạch công tắc chỉ ra đ−ợc hình dạng và mã hiệu của các công tắc, cộng thêm một số thông tin phụ. Mỗi nhà chế tạo có những thiết kế và ph−ơng thức thao tác thiết bị lập trình riêng của mình. Những nhân viên kỹ thuật ch−a có kinh nghiệm với PLC th−ờng đòi hỏi hai hoặc ba tuần lễ để làm quen với panen lập trình mới và để hiểu đ−ợc nó. Ngay cả những thao tác viên có kinh nghiệm cũng cần khoảng một tuần lễ huấn luyện mới có thể làm việc trên loại PLC mới một cách đáng tin cậy. 2. Bộ nhớ chương trỡnh Chỉ có thông qua ch−ơng trình máy tính thì bộ PLC mới trở nên hữu dụng. Đa số các bộ nhớ hiện dùng là những bộ nhớ bán dẫn và bảng d−ới đây liệt kê ra những đặc tr−ng chính của bốn loại bộ nhớ th−ờng dùng nhất Thế mạnh của điều khiển khả lập trình so với các ph−ơng pháp điều khiển mạch cứng là ở chỗ trong bộ PLC dễ dàng thay ch−ơng trình, bỏ ch−ơng trình cũ nạp ch−ơng trình mới trong một thời gian ngắn và ít tốn kém. Tuỳ thuộc vào việc sự thay đổi ch−ơng trình đó đ−ợc thực hiện bằng cách thay bộ phận của bộ nhớ hay là bằng cách thực tiếp lập trình lại, ng−ời ta phân biệt hai loại bộ nhớ: bộ nhớ thay đ−ợc và bộ nhớ lập trình tự do. Những bộ điều khiển sử dụng kỹ thuật lập trình loại thứ nhất chủ yếu dùng các bộ nhớ có thể xoá bằng tia cực tím (EPROM). Sau khi xoá phải đợi khoảng một giờ mới nhập đ−ợc các thông tin mới. Những bộ điều khiển có thể lập trình tự do th−ờng chứa RAM với một bộ nguồn điện dự trữ để bảo vệ ch−ơng trình khi mất điện. Gần đây ng−ời ta phát triển loại bộ nhớ dùng bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS) có mức tiêu thụ năng l−ợng nhỏ tới mức một nguồn pin nhỏ cũng có thể nuôi bộ nhớ hơn một năm. Nếu nguồn năg l−ợng dự trữ sắp cạn thì có một mạch điện tử báo hiệu và ngăn cản việc mở máy cho đến khi thay bộ nguồn mới. Kỹ thuật PLC cũng đ−ợc h−ởng lợi ích của việc giảm giá các thành phần rút ngắn chiều dài ch−ơng trình không còn quan trọng lắm nh− tr−ớc đây khi khả năng l−u trữ của bộ nhớ có tầm quan trọng lớn. Những chỉ tiêu ch−ơng trình khác đ−ợc coi quan trọng là: - Ch−ơng trình có cấu trúc rõ ràng để tránh nhầm lẫn - Ch−ơng trình dễ thay thế hoặc dễ soạn thảo - Có −u thế trong việc sử dụng các ch−ơng trình con 109 - - - Dễ phát hiện lỗi Điểm cuối cùng này đ−ợc coi là có ý nghĩa đặc biệt giữ thời gian máy ở mức tối thiểu. Ngoài bản thân ch−ơng trình điểu khiển, còn phải có các ch−ơng trình chẩn đoán đặ biệt để - Quan sát thời gian chu trình máy - So sánh các qui trình hiện hành và sẽ lập - Tạo biểu đồ phát triển - Giải mã các thông báo lỗi - Chỉ ra một số chỉnh lý sửa chữa cần thiết - Điều khiển máy công cụ và ng−ời máy Một trong những đòi hỏi quan trọng đối với các ch−ơng trình chẩn đoán là tác dụng có hiệu quả trong việc tránh và khử các lỗi (pan) của các môđun đầu vào đầu ra và các khâu nối của chúng. Những thành phần chẩn đoán đặc biệt của bộ điều khiển dòng ch−ơng trình đã đ−ợc phát triển để có thể sử dụng ngay cả khi ch−a biết ch−ơng trình điều khiển hoặc dòng thông tin của nó. Chúng có thể tự học, nghĩa là dòng chảy chuẩn xác của ch−ơng trình làm biệc đ−ợc l−u trữ bằng thiết bị ngắt, đ−ợc hiện lên màn hình. Ưu điểm của các ch−ơng trình chẩn đoán này là: - Không cần phải lập trình. - Chúng không ảnh h−ởng đến khả năng bộ nhớ của PLC - Tác dụng chẩn đoán có hiệu lực tr−ớc khi soạn thảo xong ch−ơng trình, nghĩa là trong giai đoạn thử máy. 3. Lý do sử dụng PLC Tr−ớc kia bộ PLC giá rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy trình lập trình rất phức tạp. Vì những lý do đó mà nó chỉ đ−ợc dùng cho những máy và thiết bị đặc biệt có sự thay đổi thiết kế cần phải tiến hành ngay cả trong giai đoạn lập bảng nhiệm vụ và lập luận chứng. Do giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả năng của PLC dẫn đến kết quả là sự phát triển rộng rãi của việc áp dụng kỹ thuật PLC. Bây giờ nó thích hợp cho một phạm vi rộng các loại thiết bị máy móc. Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra là thích hợp với những máy tiêu chuẩn đơn, hệ thông gia tải- bỏ tải và nh−ng trang thiết bị liên hợp. Xử lý tự liệu tự động là không cần thiết phải dùng PLC trên các mày tiêu chuẩn bởi vì ít có khả năng phải chịu một sự thay đổi. Hơn nữa các viểu đồ mạch tiêu chuẩn đã đủ cho việc xử lý t− liệu. Sự hấp dẫn của PLC trên thị tr−ờng đ−ợc khẳng định cho 110 - - những ứng dụng đơn giản nói trên là bởi vì nó có độ tin cậy cao, chiếm ít chỗ và loại bỏ đ−ợc nhu cầu nối dây, ghép các rơle và các bộ thời gian. Những bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa chọn đ−ợc dùng cho những nhiệm vụ phức tạp hơn, cho nên ng−ời ta mong muốn có cả một loạt PLC có thể đ−ợc lập trình qua một panen kích cỡ chung và dùng một quy trình lập trình chung. Hình 2 d−ới đây cho thấy các nhu cầu điều khiển điện tử và phạm vi điểu khiển các loại máy móc thiết bị Những −u điểm của việc ứng dụng kỹ thuật PLC là: • Chuẩn bị vào hoạt động nhanh. Thiết kế môđun cho phép thích nghi đơn giản với bất kỳ mọi chức năng điểu khiển. Khi bộ điều khiển và các phụ kiện đã đ−ợc lắp ghép thì bộ PLC vào t− thế sẵn sàng làm việc ngay. Ngoài ra, nó còn có thể đ−ợc sử dụng lại cho những ứng dụng khác. 111 - - Hình 2: ứng dụng và nhu cầu điều khiển điện tử PLC • Độ tin cậy cao và ngày càng tăng. Các thành phần điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ - điện tử. Độ tin cậy của PLC ngày càng cao với tuổi thọ ngày càng tăng. Còn việc bảo d−ỡng định kỳ th−ờng là cần thiết đối với điểu khiển rơle nh−ng đ−ợc loại bỏ đối với PLC. • Dễ dàng thay đổi hoặc soạn thảo ch−ơng trình. Những thay đổi cần thiết cả ở khi bắt đầu khởi động hoặc những lúc tiếp sau đều có thể đ−ợc thực hiện dễ dàng mà không cần có bất kỳ một thao tác nào ở phần cứng. • Sự đánh giá các nhu cầu là đơn giản. Nếu biết con số đúng của đầu vào và đầu ra cần thiết, thì có thể đánh giá kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ (độ dài ch−ơng trình) tối đa là bao nhiêu. Do đó có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn loại PLC phù hợp với yêu cầu đề ra • Xử lý t− liệu tự động. Trong nhiều bộ PLC, việc xử lý t− liệu đ−ợc tiến hành tự động, làm cho việc thiết kế điện tử trở nên đơn giản hơn, Tiết kiệm không gian. PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điểu khiển rơle t−ơng đ−ơng, trong nhiều tr−ờng hợp không gian đ−ợc thu hẹp vì có nhiều bộ phận đ−ợc giảm bớt. • Khả năng tái tạo. Nếu dùng nhiều máy PLC với những quy cách kỹ thuật của bộ điều khiển giống hệt nhay thì làm chi phí lao động sẽ rất thấp so với bộ điều khiển rơle. Điều đó là do giảm phần lớn lao động lắp ráp. Hơn nữa, ng−ời ta −a dùng PLC hơn các loại điều khiển khác không chỉ vì nó có thể dử dụng thuận lợi cho các máy đã làm việc ổn định mà còn vì nó còn có thể đáp ứng nhu cầu của các thiết bị mẫu đầu tiên mà ng−ời ta có thể thay đổi cải tiến trong quá trình vận hành. • Sự cải biến thuận tiện. Những bộ điều khiển, nếu chỉ muốn cải biến một phần nhỏ trong dãy chức năng, có thể đ−ợc tái tạo một cách đơn giản bằng sao chép, cải biên hoặc thêm vào những phần mới. Những phần, trong ch−ơng trình, vẫn sẵn sàng sử dụng đ−ợc thì vẫn đ−ợc dùng lại không cần thay đổi gì. So với kỹ thuật rơle, ở đây có thể giảm phần lớn tổng thời gian lắp ráp bởi vì có thể lập trình các chức năng điều khiển tr−ớc hoặc trong khi lắp rạp bảng điều khiển. • Nhiều chức năng. Ng−ời ta th−ờng hay dùng PLC cho tự động linh hoạt bởi vì dễ dàng và thuận tiện trong tính toán, so sánh các giá trị t−ơng quan, thay đổi ch−ơng trình và thay đổi các thông số. Một lý do nữa là nó đã đ−ợc nối sẵn với một máy tính mạnh. 4. Giỏ trị kinh tế của PLC 112 - - Lắp đặt bộ PLC đơn giản nhiều so với lắp đặt hệ rơle. Sử dụng bộ PLC rất kinh tế. Giá của nó giảm do hạ giá hàng điện tử, so sự phát triển của các bản thiết kế ngày càng rẻ hơn và tăng số l−ợng của PLC ứng dụng trong mọi lĩnh vực. Hơn nữa khi so sánh giá cả thì phải tính đến cả giá bán của các bộ phận phụ không thể thiếu đ−ợc nh− panen lập trình, máy in, băng ghi... và cả việc đào tạo nhân viên kỹ thuật. Hình 3 d−ới đây đ−a ra một sự so sánh giá cả giữa PLC và hệ rơle. Hình 3: So sánh giá cả giữa hệ rơle và PLC. Một điều rất quan trọng là phải dùng đôi ngũ nhân viên kỹ thuật lành nghề có kinh nghiệm có hiểu biết tốt về phần mềm để thiết kế lập trình và thao tác bộ PLC vì phần mềm dùng cho những mục đích đặc biệt là cực kỳ đắt giá. Tuy nhiên, nhiều cái đã trở nên khả thi nhờ phần mềm rẻ đi. Nhiều nhà chế tạo PLC cung cấp trọn bộ đóng gói phần mềm đã đ−ợc thử nghiệm, nh−ng việc thay thế hoặc thêm các phần mềm cho các nhu cầu riêng là không thể tránh khỏi và khi đó đòi hỏi kỹ năng phần mềm. Nếu không phải tự mình tạo ra phần mềm, chẳng hạn do một công ty phần mềm sản xuất, thì điều tối quan trọng là mọi yêu cầu phải đ−ợc xác định chính xác, tỉ mỉ và viết rõ ràng ra tr−ớc lúc bắt đầu. Phân bố điển hình giá cả cho việc lắp đặt một PLC mẫu nh− sau: • 50% cho phần cứng của PLC 113 - - • 10% cho thiết kế l−u đồ khuôn khổ ch−ơng trình • 20% cho lập trình và soạn thảo • 15% cho thử nghiệm • 5% cho viết tài liệu Việc lắp đặt một bộ PLC tiếp theo chỉ trị giá bằng khoảng một nửa giá cho bộ mẫu đầu tiên, nghĩa là chỉ còn phải chi cho phần cứng mà thôi. Bộ thứ hai trở đi giá tiền chỉ cho một bộ PLC sẽ rẻ hơn rất nhiều so với bộ điều khiển bằng rơle. Tuy nhiên, chỉ nên lắp đặt bộ điểu khiển khả lập trình PLC khi có một số l−ợng đủ lớn lần điều khiển cần phải lập trình hàng năm để đủ bù lại chi phí t−ơng đối cao của những panen lập trình tốt và của việc huấn luyện đội ngũ nhân viên kỹ thuật cần thiết. Không nên máy móc sử dụng PLC với bất kỳ giá nào mà phải tính toán tr−ớc khi đặt hàng. Việc lắp đặt PLC làm tăng đáng kể giá thành của thiết bị gia công và do đó tăng giá thành của sản phẩm. Mặt khác ta có thể thuê thiết bị lập trình chứ không mua nếu nh− mua về mà không sử dụng hết năng suất. D−ới đây nêu −u khuyết điểm để so sánh hai loại điều khiển: điều khiển bằng rơle và PLC để tham khảo Số hãng cung cấp PLC thì nhiều nh−ng chỉ có một ít các hãng đ−a ra đ−ợc cả một dãy đầy đủ các loại PLC từ cái rất đơn giản cho đến những thiết bị hiện đại nhất, phức tạp nhất có một vùng khả năng và chức năng rộng. Những ng−ời dùng PLC còn ít kinh nghiệm. Nh− vậy có thể thử và chọn đ−ợc sản phẩm thích hợp nhất với các đòi hỏi của công việc mà có thể hạ x−ớng mức thấp nhất giá mua bộ lập trình và giảm chi phí huấn luyện nhân viên kỹ thuật. 5. Những thụng số kỹ thuật của PLC SIEMENS S7 200 Cung cấp bản tiếng Anh cho sinh viên đọc hoặch dịch ra tiếng việt khi đ−ợc cấp kinh phí mua thiết bị PLC. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU212 hoặc CPU 214. Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết đ−ợc nhờ số lối vào/ra và nguồn cung cấp. - CPU212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có khả năng đ−ợc mở rộng thêm bằng 2 môđun mở rộng - CPU214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng đ−ợc mở rộng thêm bằng 7 môđun mở rộng. S7-200 có nhiều loại môđun mở rộng khác. 114 - - CPU 212 bao gồm: - 512 từ đơn (word), tức là 1 K byte, để l−u ch−ơng trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi đ−ợc và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EPROM. Vùng nhớ với tính chất nh− vậy đ−ợc gọi là vùng nhớ non-volatile. - 512 từ đơm để l−u dữ liệu, trong đó có 100 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền non- volatile. - 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic. - Có thể ghép nối thêm 2 môđun để mở rộng số cổng vào/ ra, bao gồm cả môđun t−ơng tự (analog). - Tổng số cổng logic vào/ ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. - 64 bộ tạo thời gian trễ (Timer), trong đó có 2 Timer có độ phân giải 1 ms, 8 Timer có độ phân giải 10 ms và 54 Timer có độ phân giải 100 ms. - 64 bộ đếm (Counter), chia làm 2 loại: loại bộ đếm chỉ đếm tiến và loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi. - 368 bit nhớ đặc biệt, sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc. - Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo s−ờn lên hoặc s−ờn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu khi bộ đếm tốc độ cao (2 KHz). - Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC vị mất điện nguồn nuôi. CPU214 bao gồm: - 2048 từ đơn (4 K byte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để l−u ch−ơng trình (vùng nhớ có giao diện với EPROM). - 2048 từ đơn (4K byte) kiểu đọc/ghi để l−u dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền non-volatile. - 14 cổng vào và 10 cổng ra logic. - Có 7 môđun để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm cả môđun analog. - Tổng số cổng vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. - 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10ms, và 108 Timer 100 ms. - 128 bộ đếm chia làm hai loại: chỉ đếm tiến và vửa đếm tiến vừa đếm lùi. - 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc. - Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo s−ờn lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. - 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2 KHz và 7 KHz. - 2 bộ phát xung nhanh dùng cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM. 115 - - - 2 bộ điều chỉnh t−ơng tự. - Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC vị mất điện nguồn nuôi. Hình 4: Bộ điều khiển lập trình đ−ợc (khả trình) S7-200 với khối xử lý CPU214. Mô tả các đèn trên S7-200, CPU 214: ˆ SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên khi PLC có hỏng hóc ˆ RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện ch−ơng trình đ−ợc nạp vào trong máy ˆ STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng. Dừng ch−ơng trình đang thực hiện lại. ˆ Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng Ix.x (x.x =0.0/1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. ˆ Qy.y (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạnh thái tức thời của cổng Qy.y (y.y=0.1/1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Cổng truyền thông S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS-485 với phích nối 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. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ 300 đến 38.400 bps. 116 - - Hình 5: Sơ đồ chân của cổng truyền thông. Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình. Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS-232/RS-485. Hình 6: Hai cách ghép nối máy tính với PLC S7-200 để truyền thông. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC: Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên, bên cạnh các cổng ra của S7-200 co ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC. Cụ thể: - RUN cho phép PLC thực hiện ch−ơng trình trong bộ nhớ. PLC S7-200 sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nêu trong máy có sự cố, hoặc trong ch−ơng trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo. 117 - - - STOP c−ỡng bức PLC dừng công việc thực hiện ch−ơng trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại ch−ơng trình hoặc nạp ch−ơng trình mới, - TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong chế độ làm việc cho PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP. B. PHẦN THỰC NGHIỆM 1. Tập lệnh dựng cho PLC SIEMENS S7 200 Cung cấp bản tiếng Anh cho sinh viên đọc hoặc copy chèn vào tài liệu khi đ−ợc cấp kinh phí mua thiết bị PLC (4 trang). 2. Những việc phải làm trong khuụn khổ bài thực tập Có nhiều ứng dụng có thể thực hành về PLC, nh−ng vì lý do kinh tế và thời gian dành cho các bài thực tập, ở đây sinh viên đ−ợc thực hành với bài "Lập trình điều khiển đèn giao thông bằng PLC". Vấn đề đặt ra là: Đèn giao thông đã trở thành trang bị thiết yếu cho tất cả các thành phố lớn nhỏ trong thời đại hiện nay. Đèn sáng theo một số nguyên tắc: z H−ớng này là đèn đỏ thì h−ớng vuông góc phải là đèn xanh và ng−ợc lại. z Nếu có đèn vàng thì cả hai h−ớng phải là đèn vàng z Khi một h−ớng chuyển đèn, thí dụ từ xanh sang đỏ thì h−ớng vuông góc phải chuyển từ đỏ sang xanh và ng−ợc lại. z Thời gian giữa hai lần chuyển đèn có thể bằng nhau hoặc không bằng nhau, tuỳ theo l−u l−ợng khách giữa hai h−ớng vuông góc nhau, sinh viên có thể lập trình để thay đổi thời gian xanh đỏ cho các h−ớng. Trên cơ sở đó sinh viên tìm hiểu sa bàn và hoạt động của mạch điện, để dùng PLC điều khiển các LED sáng tối theo quy luật phù hợp với những tình huống cụ thể đ−ợc đặt ra. Muốn thế, sinh viên phải: z Tìm hiểu kỹ các thông số kỹ thuật của PLC đ−ợc trang bị cho bài thí nghiên, cụ thể là PLC SIEMENS S7 200. z Tìm hiểu công dụng của các lệnh trong tệp lệnh của PLC SIEMENS S7 200, để tiết kiệm thời gian giáo viên h−ớng dẫn sẽ có gợi ý. z Tìm hiểu kỹ sa bàn đ−ợc trang bị cho bài thí nghiệm. z Sử dụng đ−ợc các khối vào/ ra và ngắt của bộ điều khiển khả lập trình 118 - - Kết quả của bài thí nghiệm là một hệ thống điều chỉnh đ−ợc bằng PLC. C. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tự động hoá với SIMATIC S7-300, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ Thuật, 2003 [2] SIEMENS, PLS S7-200, Manual Document, Munich 1998 119 - -