Đề cương thực tập điện - Khí nén cho sinh viên ngành điện và thi công mô hình tay máy

đồ trạng thái vừa vẽ và yêu cầu điều khiển, hãy dùng phương pháp biểu đồ Karnaugh để thiết kế mạch khí nén. Liệt kê tên các thiết bị dùng để lắp ráp mạch trên. Lắp ráp các thiết bị lên bàn thí nghiệm theo mạch vừa thiết kế. Để van nguồn ở vị trí tắt, kết nối các đường ống dẫn khí. Bật nguồn cung cấp khí và cho mạch hoạt động. So sánh hoạt động của mạch và biểu đồ trạng thái vừa vẽ. Tắt nguồn khí, tháo các thiết bị trả về vị trí cũ. Kết luận: _ Khảo sát một mạch khí nén điều khiển 3 cơ cấu chấp hành theo một trình tự nhất định. _ Sử dụng phương pháp biểu đồ Karnaugh trong thiết kế các hệ thống điều khiển bằng khí nén. Bài giải: Xác định biến: Gọi a0 , a1 là các tiếp điểm hành trình của xilanh A. b0 , b1 là các tiếp điểm hành trình của xilanh B. c0 , c1 là các tiếp điểm hành trình của xilanh C. + A , -A là các hàm điều khiển xilanh A đi ra, lùi về. + B , -B là các hàm điều khiển xilanh B đi ra, lùi về. + C , -C là các hàm điều khiển xilanh C đi ra, lùi về. Biểu đồ trạng thái: 1 4 5 A 1 0 7º1 6 B 1 0 l l l l l l l 2 3 l l l l l l l l l l l l l l C 1 0 Start a0 b0 c0 a1 b0 c0 a1 b1 c0 a1 b0 c0 a1 b0 c1 a1 b0 c0 +A +B -B +C -C -A Đơn giản các hàm bằng phương pháp biểu đồ Karnaugh: Ta có : +A = a0b0c0 +B = a1b0c0 +C = a1b0c0 -A = a1b0c0 -B = a1b1c0 -C = a1b0c1 Ta nhận thấy các hàm: -A, +B, +C giống nhau, vì vậy để phân biện các hàm trên, ta cần phải thêm vào 2 biến nhớ là: x và y. Lúc này, ta có các hàm mới như sau: +A = a0b0c0x\y\ +B = a1b0c0x\y\ -B = a1b1c0xy\ +C = a1b0c0xy\ -C = a1b0c1xy -A = a1b0c0x\y +X = a1b1c0x\y\ -X = a1b0c0xy +Y = a1b0c1xy\ -Y = a0b0c0x\y * Trong đó : x\ = x y\ = y Từ đây ta có, biểu đồ Karnaugh như sau: +A +X +B +C +Y -C -X -A +Y +A -Y a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1 a1 b1 b1 b1 b1 b0 b0 b0 b0 c0 c1 c1 c0 c0 c1 c1 c0 y\ y\ y y x x x\ x\ Hàm A ( +A, -A ): A +A +A +A +A +A +A -A a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1 a1 b1 b1 b1 b1 b0 b0 b0 b0 c0 c1 c1 c0 c0 c1 c1 c0 y\ y\ y y x x x\ x\ +A +A -A +A = y\ -A = x\y Hàm B ( +B, -B ): -B +B a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1 a1 b1 b1 b1 b1 b0 b0 b0 b0 c0 c1 c1 c0 c0 c1 c1 c0 y\ y\ y y x x x\ x\ +B +B -B -B -B -B -B -B -B B +B = a1x\y\ - B = x Hàm C ( +C, -C ): C -C +C a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1 a1 b1 b1 b1 b1 b0 b0 b0 b0 c0 c1 c1 c0 c0 c1 c1 c0 y\ y\ y y x x x\ x\ -C +C -C -C -C -C -C -C +C = xy\ - B = y Hàm X ( +X, -X ): X -X +X a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1 a1 b1 b1 b1 b1 b0 b0 b0 b0 c0 c1 c1 c0 c0 c1 c1 c0 y\ y\ y y x x x\ x\ +X +X +X +X -X -X -X -X +X = b1 - X = b0c0y Hàm Y ( +Y, -Y ): -Y -Y a0 a0 a0 a0 a1 a1 a1 a1 b1 b1 b1 b1 b0 b0 b0 b0 c0 c1 c1 c0 c0 c1 c1 c0 y\ y\ y y x x x\ x\ -Y -Y +Y +Y -Y +Y -Y +Y Y +Y = c1 - Y = a0 Mạch khí nén: Thiết bị sử dụng: _ 5 van 5/2 tác dụng 2 chiều. _ 7 van AND. _ 6 công tắc hành trình van 3/2. _ 1 nút nhấn van 3/2. _ 3 xilanh tác dụng kép. CHƯƠNG III HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN - KHÍ NÉN KẾT HỢP PLC I . KHÁI NIỆM II . CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN – KHÍ NÉN III . PHẦN TỬ CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU IV . MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - KHÍ NÉN V . ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN Khái niệm: Điều khiển là quá trình của một hệ thống, trong đó dưới tác dụng của một hay nhiều đại lượng vào, các đại lượng ra thay đổi theo một quy luật nhất định của hệ thống đó. Một hệ thống điều khiển bao gồm: Phần tử đưa tín hiệu Phần tử xử lý và điều khiển Cơ cấu chấp hành Ví dụ : Ví dụ : Ví dụ : _ Công tắc , nút bấm _ Van đảo chiều _ Xilanh _ Công tắc hành trình _ Van chắn _ Động cơ khí nén _ Cảm biến bằng tia _ Van tiết lưu _ Bộ biến đổi áp lực … _ Van áp suất … _ Phần tử khuếch đại … Hình 3-1 Các phần tử của mạch điều khiển Hệ thống điện khí nén được biểu diễn một cách tổng quát theo hình dưới đây. Mạch điều khiển thông thường là điện một chiều 24VDC. UVÀO = 230 V / 50 Hz IVÀO = 10 A URA = 24 V DC IRA = 5 A · Mạng điện Bộ phân phối điện Nút nhấn Mạch điện điều khiển Phần tử điều khiển (van đảo chiều) Cơ cấu chấp hành Rơle Nam châm điện Tiếp điểm Hình 3-2 Hệ thống điều khiển điện – khí nén II./ Các phần tử điện – khí nén: Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện: Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện kết hợp với khí nén có thể điều khiển trực tiếp ở 2 đầu nòng van hoặc gián tiếp qua van phụ trợ. Ký hiệu: Van đảo chiều điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện và lò xo Van đảo chiều điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện cả hai phía Van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén Van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện cả hai phía Van đảo chiều điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện và khí nén Hình 3-3 Ký hiệu các loại điều khiển Các phần tử điện: a./ Công tắc: Trong điều khiển, công tắc, nút nhấn là các phần tử đưa tín hiệu. Phần này giới thiệu 2 loại công tắc thông dụng là công tắc đóng mở và công tắc chuyển mạch. Ký hiệu : 1 2 4 2 2 4 3 1 Công tắc đóng mở Công tắc chuyển mạch Hình 3-4 Công tắc  b./ Nút nhấn: _ Nút nhấn đóng mở: bình thường 3 và 4 không nối với nhau, khi nhấn nút, 3 nối với 4. _ Nút nhấn chuyển mạch: thường có 2 tiếp điểm thường kín và thường hở. Khi nhấn nút, tiếp điểm thường kín sẽ hở ra và tiếp điểm thường hở sẽ kín lại 1 2 4 2 2 4 3 1 Nút nhấn đóng mở Nút nhấn chuyển mạch Ký hiệu: Hình 3-5 Nút nhấn c./ Rơle: Rơle được sử dụng như phần tử xử lý tín hiệu. Có nhiều loại rơle khác nhau tùy theo công dụng. _ Rơle đóng mạch: khi dòng điện vào cuộn dây cảm ứng, lực từ trường xuất hiện sẽ hút lõi sắt, trên đó có lắp các tiếp điểm. Các tiếp điểm chính để đóng mở mạch chính, các tiếp điểm phụ để đóng mở các mạch điều khiển. 1 2 4 6 14 22 32 42 3 5 13 21 31 41 Tiếp điểm chính Tiếp điểm phụ Ký hiệu: Hình 3-6 Rơle đóng mạch _ Rơle điều khiển: rơle điều khiển khác rơle đóng mạch ở chỗ là rơle điều khiển đóng mở cho mạch công suất nhỏ và thời gian đóng mở rất nhỏ. 1 2 3 4 A1 A2 K Ký hiệu: Hình Rơle điều khiển _ Rơle tác động muộn: khi cấp nguồn điện vào cuộn K, thì sau một khoảng thời gian Dt, các tiếp điểm K1 mới được tác động. Ký hiệu : 4 1 2 3 A2 A1 K Dt K Hình 3-7 Rơle thời gian tác động muộn _ Rơle thời gian nhả muộn: khi ngừng cấp điện cho cuộn hút K thì sau một thời gian Dt các tiếp điểm K1 mới trở lại vị trí ban đầu. Ký hiệu : 4 1 2 3 A2 B1 B2 K K1 K1 K Dt Hình 3-8 Rơle thời gian nhả muộn d./ Công tắc hành trình điện - cơ: Bình thường tiếp điểm 1 nối với 2, khi con lăn chạm cữ hành trình, tiếp điểm 1 nối với 4. Ký hiệu: · S 1 2 4 · S 1 2 4 · S 1 2 4 a. b. Hình 3-9 Công tắc hành trình điện cơ Khi không tác động Khi có sự tác động e./ Công tắc hành trình nam châm: Công tắc hành trình nam châm thuộc lọai công tắc hành trình không tiếp xúc. 4 1 B Ký hiệu: Hình 3-10 Công tắc hành trình nam châm f./ Cảm biến cảm ứng từ: Cảm biến cảm ứng từ hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm ứng điện từ. Với sự thay đổi khoảng cách giữa cảm biến và vật sẽ làm độ rộng xung của tín hiệu tại ngõ ra thay đổi. Fe Ký hiệu: Hình 3-11 Cảm biến cảm ứng từ g./ Cảm biến điện dung: Khi có vật cản sẽ làm điện dung của cảm biến thay đổi dẫn đến tần số riêng của bộ dao động bên trong cảm biến thay đổi,làm cho tần số tín hiệu ngõ ra của cảm biến thay đổi. Ký hiệu: Hình 3-12 Cảm biến điện dung h./ Cảm biến quang: Cảm biến quang gồm 2 bộ phận: _ Bộ phận phát quang _ Bộ phận nhận quang Do sự bố trí của 2 bộ phận này mà ta có 2 dạng cảm biến quang: cảm biến quang 1 chiều và cảm biến quang phản hồi. Bộ phận nhận quang sẽ nhận tín hiệu quang từ bộ phận phát gửi về điều khiển. Ký hiệu: Hình 3-13 Cảm biến quang III./ Phần tử chuyển đổi tín hiệu: Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện: Nguyên lý họat động của phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén điện: áp suất p vào cửa Z sẽ điều khiển đóng mở công tắc để điều khiển tiếp điểm 1 nối với tiếp điểm 2. 0 Pđóng Pmở 1 Tín hiệu điện ° ° B Z p(bar) t 1 2 Hình 3-14 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén-điện (rơle áp suất) Trong điều khiển, tín hiệu điều khiển (áp suất khí nén) có thể tác động trực tiếp lên màng để đóng mở tiếp điểm. Ký hiệu: tín hiệu khí nén X tác động lên màng làm thay đổi tiếp điểm. X Hay kết hợp với phần tử khuếch đại để thay đổi tiếp điểm. X P Phần tử chuyển đổi tín hiệu điện – khí nén. Nguyên lý cơ bản của chuyển đổi tín hiệu điện khí nén là nam châm điện. Khi cấp điện cho cuộn dây nam châm, lõi từ dịch chuyển sẽ làm thay đổi vị trí của nòng van, thực hiện chức năng điều khiển. IV./ Thiết kế mạch điều khiển điện khí nén: Nguyên tắc thiết kế: Một sơ đồ điều khiển điện - khí nén bao gồm 2 phần: _ Sơ đồ mạch điện điều khiển. _ Sơ đồ mạch khí nén. Các phần tử điện đã được trình bày ở mục II./. Khi biểu diễn trên sơ đồ mạch điện điều khiển, các phần tử phải ở trạng thái chưa có tín hiệu tác động vào. Sự liên hệ giữa 2 sơ đồ: Trên sơ đồ mạch điện và sơ đồ mạch khí nén được ghi chú bằng các ký hiệu số tương ứng của rơle trong mạch điều khiển và nam châm điện của van đảo chiều hoặc rơle áp suất điện trong mạch khí nén. Sơ đồ mạch điện điều khiển: 2.1 / Mạch điều khiển điện - khí nén với một xi lanh: a/ Đối với những mạch khí nén sử dụng van điện từ không có vị trí ‘không’, ta sử dụng mạch điều khiển với tiếp điểm không cần duy trì. · · K b2 Khi nhấn b2 cuộn K có điện, khi nhả b2 cuộn K mất điện nhưng trạng thái của van vẫn được nhớ. b/ Đối với những mạch khí nén sử dụng van điện từ có vị trí ‘không’, người ta sử dụng mạch điều khiển với tiếp điểm tự duy trì. Bao gồm 2 loại: Mạch tự duy trì có Reset trội hơn: · · K1 K1 b1 b2 Khi tác động b2 , cuộn K1 có điện làm tiếp điểm K1 đóng, khi ngừng tác động b2, mạch vẫn tiếp tục được duy trì nhờ K1. Khi tác động b1, cuộn K1 bị mất điện đồng thời tiếp điểm K1 cũng hở ra, mạch trở về trạng thái ban đầu. Nếu cả b1 và b2 cùng bị tác động thì cuộn K1 không có điện. Mạch tự duy trì có Set trội hơn: · · K1 K1 b1 b2 Khi tác động b2, cuộn K1 có điện làm tiếp điểm K1 đóng, khi ngừng tác động b2, mạch vẫn tiếp tục được duy trì nhờ K1. Khi tác động b1, cuộn K1 bị mất điện đồng thời tiếp điểm K1 cũng hở ra, mạch trở về trạng thái ban đầu. Nếu cả b1 và b2 cùng bị tác động thì cuộn K1 có điện. 2.2 / Mạch điều khiển điện - khí nén với nhiều xi lanh: Đối với mạch điện khí nén có từ 2 xilanh trở lên, người ta thường sử dụng mạch điều khiển theo nhịp. Các bước thực hiện xảy ra tuần tự. Có nghĩa là khi các lệnh trong một nhịp thực hiện xong thì sẽ báo cho nhịp tiếp theo đồng thời xóa lệnh nhịp thực hiện trước đó. Nếu dùng van điện từ có vị trí ‘không’ thì ta dùng mạch điều khiển theo nhịp, trong mỗi nhịp có mạch tự duy trì. Sau khi nhấn nút khởi động, các tiếp điểm từ nhịp 1 đến nhịp cuối cùng sẽ đóng mạch. Như vậy, tại các tiếp điểm chính, ta sử dụng mạch khóa lẫn để nhịp sau Reset nhịp trước đồng thời báo cho nhịp kế tiếp. Ngược lại, nếu dùng van điện từ không có vị trí ‘không’, ta sử dụng các mạch khóa lẫn tại các tiếp điểm phụ (tiếp điểm đóng mở mạch điều khiển). Mặt khác, trong sơ đồ điện của một hệ thống, có khi bao gồm đến hàng trăm bộ phận khác nhau. Do đó không những có nhiều khó khăn trong việc bố trí sơ đồ, mà còn khó khăn trong việc đọc và tìm hiểu sơ đồ. Vì thế để dễ dàng cho việc thành lập và đọc một sơ đồ điện, cần phải tiến hành theo các nguyên tắc sau đây: Tất cả các bộ phận của khí cụ điện, ví dụ như: cuộn dây, điện trở, tiếp điểm … cần được biểu thị trong dạng sơ đồ, ký hiệu: Các thành phần của thiết bị và khí cụ điện đặt trong sơ đồ điện, cần phải thể hiện rõ ràng nhất chức năng và tuần tự tác động. Sơ đồ cần có số lượng dây dẫn cắt chéo nhau ít nhất. Tất cả các tiếp điểm của các khí cụ điện đều phải thể hiện trên sơ đồ ở trạng thái bình thường, không có tín hiệu tác động bên ngồi. Cùng một bộ phận của một thiết bị nhưng phải thể hiện ở nhiều vị trí khác nhau trên sơ đồ, thì bộ phận đó cần phải ký hiệu cùng một chữ số hay chỉ số. Sơ đồ mạch điện khí nén: a./ Phần mạch khí nén: Trình bày mạch theo dòng tín hiệu từ dưới lên trên. Các xilanh và các van sẽ được vẽ nằm ngang. Xilanh thực hiện hành trình từ trái sang phải. b./ Phần mạch điện: Trình bày mạch điện theo dòng tín hiệu từ trên xuống dưới. Mạch điện được giới hạn bằng 2 đường nằm ngang đặc trưng cho nguồn, các phần tử, các khí cụ điện được biểu diễn bên trong 2 đường đường này. Phần mạch điện được chia làm 2 phần: phần bên trái biể diễn mạch điều khiển (control section), phần bên phải biểu diễn mạch động lực (power section). c./ Cấu trúc chung của một sơ đồ mạch điện khí nén: Phần mạch điều khiển, phần mạch động lực được trình bày thành các nhóm phân biệt nhưng có quan hệ với nhau. Phần khí nén được trình bày theo dòng tín hiệu từ dưới lên trên. Phần điện được trình bày theo dòng tín hiệu từ trên xuống dưới. Đường nằm ngang bên trên của phần mạch điện đặc trưng cho cực 24VDC được đánh số từ trái sang phải cho các điểm nối. Sự giao tiếp giữa các phần mạch điện và phần mạch khí nén được thể hiện ở các phần tử chung như các cuộn dây điện từ, các công tắc hành trình. V./ Ứng dụng PLC trong điều khiển: Giới thiệu: Thành phần cơ bản của S7-200 là khối xử lý trung tâm CPU-12 hoặc CPU-14. Ở đây xin chỉ đề cập đến CPU-14. Mô tả: Một CPU-14 có hình dạng bên ngồi giống như hình 3-14. Có 14 ngõ vào: từ I0.0 đến I0.7 và từ I1.0 đến I1.5. Có 10 ngõ ra : từ Q0.0 đến Q0.7 và từ Q1.0 đến Q1.1. Có 14 led báo trạng thái các ngõ vào, 10 led báo trạng thái các ngõ ra. Có 03 led báo trạng thái của CPU: _ Led SF : Báo trạng thái CPU còn tốt hay bị hỏng. _ Led RUN: Báo trạng thái CPU đang hoạt động. _ Led STOP: Báo trạng thái CPU đang ngưng hoạt động. Ngồi ra, khi có yêu cầu giao tiếp lớn, S7-200 cho phép ta kết nối thêm các modul mở rộng. Số modul mở rộng tối đa là 7, tương ứng với số ngõ vào cực đại là 64, số ngõ ra cực đại là: Các ngõ vào, ra đều có mức điện áp tác động là 24VDC. RUN SF STOP I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 SIEMENS SIMATIC S7-200 Các cổng vào Các cổng ra Cổng truyền thông Hình 3-14 Khối xử lý CPU 214 Tính năng của CPU-14 DC/DC/DC: Nguồn nuôi: 24VDC. - Mức logic ngõ vào : 24VDC = [1]. 0VDC = [0]. - Mức logic ngõ ra : 24VDC = [1]. 0VDC = [0]. Tải ngõ ra phải làm việc ở 24VDC và dòng tối đa là 50mA. - Có 2048 từ nhớ chương trình chứa trong ROM. - Có 2048 từ nhớ dữ liệu, trong đó 512 từ đầu tiên thuộc ROM. - Có 128 timer, tùy theo độ phân giải mà chia làm 3 loại: + 04 timer 01ms. + 16 timer 10ms. + 108 timer 100ms. Có 128 bộ đếm – Counter, tùy vào cách đếm mà chia làm 2 loại: + Đếm lên : Count up. + Đếm lên xuống : Count up-down. Có 688 bit nhớ đặt 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 sườn lên. + Ngắt sườn xuống. + Ngắt thời gian. + Ngắt của bộ đếm tốc độ cao. + Ngắt truyền xung. Có 03 bộ đếm tốc độ cao với tần số: 2KHz và 7KHz. Có 02 bộ phát xung kiểu POT hoặc kiểu PWM. Có 02 bộ điều chỉnh tương tự. Tồn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi. Cấu trúc bộ nhớ: Bộ nhớ của S7-200 được chia làm 4 vùng: _ Vùng chương trình. _ Vùng tham số. _ Vùng dữ liệu. Trong đó hai vùng nhớ dữ liệu và đối tượng có vai trò quan trọng trong việc thực hiện một chương trình. Vùng dữ liệu: . V - Variable memory : Vùng nhớ biến. . I - Input image register : Vùng đệm ngõ vào. . Q - Output image register : Vùng đệm ngõ ra. . M – Internal memory bits : Vùng nhớ trong. . SM – Special memory bits : Vùng nhớ đặc biệt. - Các vùng nhớ này đều có thể truy cập được theo bit, byte, word hay double word: + Truy suất theo bit: Một lần một bit. Cú pháp: Tên vùng nhớ (+) địa chỉ byte (+) . (+) địa chỉ bit. Ví dụ: I0.0 : chỉ bit 0 của byte 0 của vùng I. +Truy suất theo byte: mỗi lần 1 byte. Cú pháp: Tên vùng nhớ (+) B (+) địa chỉ byte. Ví dụ: VB1 : chỉ byte 1 của vùng V. +Truy suất theo word: Cú pháp: tên vùng nhớ (+) W (+) địa chỉ byte cao. Ví dụ: VW100: chỉ word 100 gồm 2 byte 100 và 101 thuộc vùng V. +Truy suất theo Double word: Cú pháp: Tên vùng nhớ (+) D (+) địa chỉ byte cao. Ví dụ: VD150 : chỉ double word gồm 4 byte: 150, 151, 152, 153. Vùng đối tượng: Được phân chia như sau: -Timer: từ T0 đến T127. -Bộ đếm: từ C0 đến C127. -Bộ đệm cổng vào tương tự: từ AW0 đến AW30. -Bộ đệm cổng ra tương tự: từ AQW0 đến AQW30. -Thanh ghi Acumulator: từ AC0 đến AC3, trong đó thanh ghi AC) không có khả năng làm con trỏ. -Bộ đếm tốc độ : từ HSC0 đến HSC2 Cách thực hiện một chương trình: PLC làm việc theo nguyên tắc thực hiện các vòng lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét. Mỗi vòng quét hồn chỉnh gồm các bước như sau: 1. Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo. 2. Thực hiện chương trình. 3. Truyền thông và tự kiểm tra lỗi. 4. Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi. Hình 3-16 Vòng quét trong S7-200 Bước 1: Nhập dữ liệu từ thiết bị ngoại vi vào bộ đệm. Bước 2: Thực hiện chương trình. Bước 3: Truyền thông và tự kiểm tra lỗi. Bước 4: Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngồi. Cấu trúc một chương trình: _ Một chương trình điều khiển có thể được viết trên phần mềm STEP7-MICRO/Dos hay STEP7-MICRO/Win. _ Có thể nạp chương trình vào cho CPU nhờ máy tính cá nhân hoặc thiết bị lập trình bằng tay PG702. _ Một chương trình của S7200 gồm các phần sau: Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh MEND. Các chương trình con và chương trình xử lý ngắt phải được viết sau lệnh MEND. Một chương trình con được bắt đầu bằng lệnh SBR và kết thúc bằng lệnh RET. Một chương trình xử lý ngắt được bắt đầu bằng lệnh INT và kết thúc bằng lệnh RETI. Các chế độ làm việc: STOP/TERN/RUN: Ta chọn chế độ làm việc của PLC bằng cách tác động vào công tắc ba vị trí Stop/Tern/Run. Khi nạp chương trình vào PLC phải để công tắc ở vị trí Stop. Soạn thảo một chương trình trong S7-200: _ Dạng LADer _ Dạng STatement List Qui trình thiết kế hệ điều khiển dùng PLC: Để thiết kế một hệ điều khiển dùng PLC ta thực hiện các bước sau: Xác định yêu cầu điều khiển: Nắm rõ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị, yêu cầu điều khiển là gì. Vẽ lưu đồ: Bước vẽ lưu đồ giúp ta có thể nhìn một cách tổng quan về yêu cầu điều khiển và kết nối giữa hệ thống với thiết bị. Xác định I/O: Ngõ vào thường là các tiếp điểm, rơle, … Ngõ ra thường là các cuộn dây, motor, contactor… Viết chương trình: Khi xây dựng lưu đồ đúng,ta sẽ chuyển được sang sơ đồ LAD một cách dễ dàng. Nạp chương trình vào PLC: Để mô phỏng chương trình, cần thiết phải nạp vào PLC. Kiểm tra: Trong quá trính mô phỏng, nếu phát hiện sai sót, lỗi, ta sẽ thốt ra ngồi để sửa lại chương trình. Nếu chương trình chạy tốt, ta kết nối PLC với các thiết bị. Kết thúc: Kết nối PLC với các thiết bị và chấm dứt. Tập lệnh S7-200: Tập lệnh trong S7-200 được biểu diễn dưới hai dạng: LAD và STL: _ LAD – Ladder logic – Gọi là phương pháp hình thang: là một ngôn ngữ viết dưới dạng đồ họa, dễ quan sát, dễ kiểm tra. _ STL – Statement list – Phương pháp liệt kê: Ngôn ngữ thể hiện dưới dạng những câu lệnh. Phần lớn những câu lệnh dưới dạng LAD đều có thể chuyển sang STL và ngược lại. Các lệnh xuất/nhập: Lệnh nhập: Nạp giá trị logic của tiếp điểm vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. n DẠNG LAD MÔ TẢ TỐN HẠNG n Tiếp điểm thường mở – sẽ được đóng khi n=1 n (bit): I, Q, M, SM, T, C, V. n n Tiếp điểm thường đóng – sẽ được mở khi n=1 Tiếp diểm thường mở – sẽ được đóng tức thời khi n=1 n(bit): I Tiếp điểm thường đóng – sẽ được mở khi n=1. DẠNG STL MÔ TẢ TỐN HẠNG LD n Nạp giá trị logic của n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. n(bit): I, Q, M, SM, T, C, V. LDN n Nạp giá trị nghịch đảo của n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. LDI n Nạp tức thời giá trị logic của n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp. n(bit): I. LDNI Nạp tức thời giá trị nghịch đảo của n vào bit dầu tiên trong ngăn xếp. Lệnh xuất: Sao chép nội dung của bit đầù tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh. Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi. n LAD MÔ TẢ TỐN HẠNG n Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi có dòng điều khiển đi qua. n(bit): I, Q, M, SM, T, C, V,. Cuộn dây đầu ra được kích thích tức thời khi có dòng điều khiển đi qua . n(bit): Q. STL MÔ TẢ TỐN HẠNG = n Lệnh =sao chép giá trị của đỉnh ngăn xếp tới tiếp điểm n được chỉ dẫn trong lệnh. n(bit): I, Q, M, SM, T, C, V. =I n Lệnh =I sao chép tức thời giá trị cuả đỉnh ngăn xếp tới tiếp điểm n được chỉ dẫn trong lệnh. n(bit): Q. Các lệnh ghi – xóa giá trị cho tiếp điểm: Các lệnh này dùng để ghi xóa các điểm gián đoạn đã được thiết kế. n S bit LAD MÔ TẢ TỐN HẠNG Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S-bit. S-bit: I, Q, M, SM, T, C, V. n(Byte): IB, QB, MB, SMB, VB, AC, Hằng số, *VD, *AC. n S bit Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S-bit. Nếu S-bit lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xóa bit đầu ra của timer hoặc couter đó. n S bit n S bit Đóng tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S-bit. S-bit: Q (bit) n: IB, `QB, MB, SMB, VB, AC, Hằng số, *VD, *AC. Ngắt tức thời một mảng gồm các tiếp điểm kể từ địa chỉ S-BIT. STL MÔ TẢ TỐN HẠNG S S_BIT n Ghi giá trị logic váo một mảng gồm n bit kể từ điạ chi S_BIT. S_BIT: I, Q, M, SM, T, C, V. (Bit). n: IB, QB, MB, SMB, VB, AC, Hằng số, *VD, *AC. (Byte). R R_BIT n Xố một mảng gồm n bit kể từ điạ chỉ S_BIT. Nếu S_BIT lại chỉ vào Timer hoăc Counter thì lệnh sẽ xóa bit đầu ra của Timer hoặc counter đó. SI S_BIT n Ghi tức thời gá trị logic 1 vào một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S_BIT. S_BIT: Q. (Bit) n: IB, QB, MB, SMB, VB, AC, Hằng số, *vd, *AC. (Byte). RI S_BIT n Xóa tức thời một mảng gồm n bit kể từ địa chỉ S_BIT Các lệnh logic: Các lệnh này cho phép tạo lập được các mạch logic. Dạng LAD: Trong LAD, các lệnh này được biểu diễn thông qua cách mắc mạch nối tiếp (Logic AND) hay song song (Logic OR) các tiếp điểm thường đóng hay thường hở. Dạng STL: LỆNH MÔ TẢ TỐN HẠNG O n A n Lệnh thực hiện tốn tử AND va OR giữa các giá trị logic của tiếp điểm n và giá trị bit đầu tiên trong ngăn xếp. Kết quả được ghi vào bit đầu trong ngăn xếp. n: I, Q, M, SM, T, C, V. (Bit). ON n AN n Lệnh thực hiện tốn tử AND và OR giữa các giá trị nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bit đầu tiên trong ngăn xếp. Kết quả được ghi vào bit đầu trong ngăn xếp. OI n Lệnh thực hiện tức thời tốn tử AND va OR giữa giá trị logic của tiếp điểm n và giá trị bit đầu tiên trong ngăn xếp. Kết quả được ghi lại vào bit đầu trong ngăn xếp. n: I . (Bit). ONI n ANI n Lệnh thực hiện tức thời tốn tử AND và OR giũa giá trị logic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bit đầu tiên trong ngăn xếp. Kết quả được ghi lại vào bit đầu của ngăn xếp. Ngồi ra còn có các lệnh đăc biệt dùng cho ngăn xếp: LỆNH MÔ TẢ TỐN HẠNG ALD Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai trong ngăn xếp bằng phép logic AND. Kết quả ghi lại trong bit đầu của ngăn xếp. Giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên 1 bit. Không có. OLD Lệnh tổ hợp giá trị bit đầu tiên vào bit thứ hai trong ngăn xếp bằng phép logic OR. Kết quả được ghi lại vào bit đầu trong ngăn xép. Giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên 1 bit. LPS Lệnh Push sao chụp giá trị bit đầu tiên vào bit thứ hai trong ngăn xếp. Giá trị còn lại bị đẩy xuống 1 bit. Bit cuối cùng bị đẩy ra ngồi. LRD Lệnh sao chép giá trịcủa bit thứ hai vào bit đầu tiên trong ngăn xếp . Các giá trị còn lại của ngăn xếp giữ nguyên vị trí. LPP Lệnh kéo ngăn xếp lên 1 bit. Giá trị của bit sau được kéo lên bit trước. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt: LAD STL MÔ TẢ NOT Phủ định EU Tác động sườn lên EO Tác động sườn xuống Các lệnh so sánh: LAD MÔ TẢ TỐN HẠNG n1 n2 X Tiếp điểm đóng khi n1= n2. X: B = byte I = integer D = double integer R = real n1, n2: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, Const, *VD, AC. X n1 n2 Tiếp điểm đóng khi n1 lớn hơn hoặc bằng n2. X: B = byte I = integer D = double integer R = real n1, n2: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, const, AIW*VD,*AC. X n1 n2 Tiếp điểm đóng khi n1 nhỏ hơn hoặc bằng n2 X: B = byte I = integer D = double integer R = real n1,n2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC.const, *VD, *AC. STL MÔ TẢ TỐN HẠNG LDB= n1 n2 AB= n1 n2 OB= n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load, AND hoặc OR giữa giá trị 1 với nội dung của đỉnh ngăn xếp khi n1 = n2 n1, n2: VB, IB, QB, MB, SMB, AC, CONST, *VD, *AC. (byte) LDB>= n1 n2 AB>= n1 n2 OB>= n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load, AND, Or giữa giá trị logic 1 với nội dung của đỉnh ngăn xếp khi n1 = n2 LDB<= n1 n2 AB<= n1 n2 OB<= n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load, AND, OR giữa giá trị logic 1 với nội dung của đỉnh ngăn xếp khi n1 nhỏ hơn hoăc bằng n2. LDW= n1 n2 AW= n1 n2 OW= n1 n2 Lệ