Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh

8 bit chứa trong thanh ghi AC0. Lệnh chuyển đổi số mã BCD sang số nguyên. Dạng LAD Dạng STL BCDI VW0 Lệnh này thực hiện phép biến đổi một số dạng mã BCD 16 bit chứa trong Word có địa chỉ ở ngõ vào IN sang số nguyên nhị phân 16 bit chứa trong Word có địa chỉ ở ngõ ra OUT, địa chỉ ngõ ra có thể giống ngõ vào, thường nằm trong trong các vùng sau: IN : VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, Const OUT : VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC. Lệnh chuyển đổi số nguyên sang mã BCD. Dạng LAD Dạng STL IBCD VW0 Lệnh này thực hiện phép biến đổi một số số nguyên dạng nhị phân 16 bit chứa trong Word có địa chỉ ở ngõ vào IN sang mã BCD 16 bit chứa trong Word có địa chỉ ở ngõ ra OUT, địa chỉ ngõ ra có thể giống ngõ vào, thường nằm trong trong các vùng sau: IN : VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, Const OUT : VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC. Lệnh lấy giá trị nghịch đảo. Dạng LAD Dạng STL Giá trị byte Giá trị Word Giá trị Double Word INVB VB0 INVW VW0 INVD VD0 Lệnh có tác dụng đảo giá trị từng bit của toán hạng DW có địa chỉ ngõ vào IN rồi ghi kết quả vào Dword có địa chỉ ở ngõ ra OUT. Lệnh này còn được gọi là lệnh lấy giá trị bù của một số. Ví dụ: 0 0 0 0 0 1 1 1 VB10 INVB 1 1 1 1 1 0 0 0 VB10 Lệnh tăng giảm một đơn vị. Lệnh cộng số nguyên 1 vào nội dung byte, Word, Double Word. Dạng LAD Dạng STL INCB VB0 INCW VW0 INCD VD0 Những lệnh này có tác dụng cộng số nguyên 1 với nội dụng byte, Word, Double Word có địa chỉ ở ngõ vào IN, kết quả được ghi vào byte, Word, Double Word có địa chỉ ở ngõ ra OUT. Ngõ vào IN và ngõ ra OUT có thể cùng địa chỉ. Lệnh này có sử dụng các bit nhớ đặc biệt SM1.0, SM1.1, SM1.2 để báo trạng thái kết quả phép tính theo nguyên tắc sau: Kết quả tính SM 1.0 SM 1.1 SM 1.2 = 0 1 Số âm 1 > byte 1 Lệnh trừ số nguyên 1 vào nội dung byte, Word, Double Word. Dạng LAD Dạng STL DECB VB0 DECW VW0 DECD VD0 Những lệnh này có tác dụng lấy nội dụng byte, Word, Double Word có địa chỉ ở ngõ vào IN trừ đi 1đơn vị, kết quả được ghi vào byte, Word, Double Word có địa chỉ ở ngõ ra OUT. Ngõ vào IN và ngõ ra OUT có thể cùng địa chỉ. Lệnh này có sử dụng các bit nhớ đặc biệt SM1.0, SM1.1, SM1.2 để báo trạng thái kết quả phép tính theo nguyên tắc sau: Kết quả tính SM 1.0 SM 1.1 SM 1.2 = 0 1 Số âm 1 > byte 1 Các lệnh số học Lệnh cộng số nguyên 16 bit. Dạng LAD Dạng STL +I VW0, VW2 Lệnh thực hiện cộng các số nguyên 16 bit IN1 và IN2, kết quả là số nguyên 16 bit được ghi vào OUT, IN1 + IN2 =OUT, ngõ vào IN1, IN2 và ngõ ra VW2 có thể cùng địa chỉ, thuộc các vùng nhớ sau: IN1,IN2: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, Const OUT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW Lệnh trừ số nguyên 16 bit. Dạng LAD Dạng STL -I VW0, VW2 Lệnh thực hiện phép trừ các số nguyên 16 bit IN1 và IN2, kết quả là số nguyên 16 bit được ghi vào OUT, IN1 - IN2 =OUT, ngõ vào IN1, IN2 và ngõ ra VW2 có thể cùng địa chỉ, thuộc các vùng nhớ sau: IN1, IN2: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, Const OUT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW Lệnh nhân số nguyên 16 bit. Dạng LAD Dạng STL MUL VW0, VW2 Lệnh này thực hiện phép nhân 2 số nguyên 16 bit IN1, IN2. Kết quả 32 bit chứa trong từ kép OUT (4 byte). Lệnh chia số nguyên 16 bit. Dạng LAD Dạng STL DIV VW0, VW2 Lệnh này thực hiện phép chia số nguyên 16 bit IN1 cho số nguyên 16 bit IN2. Kết quả 32 bit chứa trong từ kép OUT (4 byte) gồm thương số ghi trong mảng 16 bit từ bit 0 đến bit 15 và phần dư cũng 16 bit ghi trong mảng từ bit 16 đến bit 32. Trong lệnh này có sử dụng các bít nhớ đặc biệt để báo trạng thái: Kết quả tính SM1.0 SM1.1 SM1.2 SM1.3 = 0 1 Báo tràn 1 Số âm 1 Mẫu = 0 1 Lệnh truy cập đồng hồ thời gian thực. Trong thiết bị lập trình S7-200 từ CPU 214 trở đi thì trong CPU có một đồng hồ ghi giá trị thời gian thực gồm các thông số về năm, tháng, giờ, phút, giây và ngày trong tuần. Đồng hồ được cấp điện liên tục bởi nguồn Pin 3V. Khi thực hiện lập trình cho các hệ thống tự động điều khiển cần cập nhật giá trị đồng hồ thời gian này ta phải thông qua 2 lệnh sau: Lệnh đọc: Dạng LAD Dạng STL TODR VB0 Lệnh này đọc nội dung của đồng hồ thời gian thực rồi chuyển sang mã BCD và lưu vào bộ đệm 8 byte liên tiếp nhau theo thứ tự như sau: Byte 0 Năm ( 0 – 99) Byte 4 Phút ( 0 – 59) Byte 1 Tháng ( 1 – 12) Byte 5 Giây (0 – 59) Byte 2 Ngày ( 1 – 31) Byte 6 Không sử dụng Byte 3 Giờ ( 0 – 23) Byte 7 Ngày trong tuần (1 - 7) Trong đó byte đầu tiên được chỉ định bởi toán hạng T trong câu lệnh, byte 7 chỉ sử dụng 4 bit thấp để lưu giá trị các ngày trong tuần. Lệnh ghi: Dạng LAD Dạng STL TODW VB0 Lệnh này có tác dụng ghi nội dung của bộ đệm 8 byte với byte đầu tiên được chỉ định trong toán hạng T vào đồng hồ thời gian thực. Trong đó T thuộc một trong những vùng nhớ sau: VB, IB, QB, MB, SMB. Nếu cần chỉnh sử các thông số về năm, tháng, ngày, giờ, phút, giây, ngày trong tuần thì điều chỉnh các byte như sau: T Byte 0 Năm ( 0 – 99) T + 1 Byte 1 Tháng ( 1 – 12) T + 2 Byte 2 Ngày ( 1 – 31) T + 3 Byte 3 Giờ ( 0 – 23) T + 4 Byte 4 Phút ( 0 – 59) T + 5 Byte 5 Giây (0 – 59) T + 6 Byte 6 Không sử dụng T + 7 Byte 7 Ngày trong tuần (1 - 7) CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM LẬP TRÌNH STEP7 – MICROWIN 3.2 4.1. PHẦN MỀM STEP 7 Micro/WIN3.2: 4.1.1. Giới thiệu STEP 7–Micro/WIN là phần mềm của hãng SIEMENS chạy được trên các hệ điều hành Windows 95/98/Me/NT/2000/XP hỗ trợ việc lập trình và cấu hình PLC họ S7-200 từ đơn giản đến phức tạp. Ngoài ra, nó còn có thể cấu hình cho một số màn hình giao diện người-máy (HMI), truyền thông giữa các thiết bị trong họ MICROMASTER. Với STEP 7–Micro/WIN, người lập trình tiết kiệm rất nhiều thời gian, có thể chuyển đổi giữa các kiểu soạn thảo tiêu chuẩn STD, LAD và FBD; tạo được các thư viện người dùng riêng. Tools: Program Block: cửa sổ soạn thảo. Data Block: Gán địa chỉ và giá trị đầu. Symbol Table: để đánh địa chỉ cho các biến. Local Variable Table: khai báo các biến địa phương cho các chương trình con hoặc chương trình con ngắt. Status Chart. System Block. Communications. Set PG/PC interface. Instructions: Bit logic, clock, comm, compare, convert, counter, floating-point math, integer math, int, logical operation, move, program control, shift/rotate, string, table, timer, call. 4.1.2. Giao diện phần mềm Để một hệ thống PLC có thể thực hiện được một quá trình điều khiển nào đó thì bản thân nó phải biết được nó cần phải làm gì và làm như thế nào. Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như quy trình hoạt động cũng như các yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình. Và để có thể lập trình được cho PLC thỡ cần phải có sự giao tiếp giữa người và PLC. Việc giao tiếp này phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình. Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập trình khác nhau. Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng mềm chạy trên nền Windows 32bit, trải qua nhiều phiên bản khác nhau. Tài liệu này tập trung nói về STEP7- MicroWIN32 version 3.2. Ngoài việc phục vụ lập trình cho PLC S7-200, phần mềm này cũng có rất nhiều các tính năng khác như các công cụ gỡ rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình với các ngôn ngữ khác nhau… Phần mềm này cũng đó được xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng. Người dùng có thể tra cứu các vấn đề về PLC S7-200 một cách rất nhanh chóng, rừ ràng và dễ hiểu. Để có thể thực hiện phần mềm lập trình STEP7- MicroWIN32 ta có 2 cách: Cách 1: Vào Start → Simatic → STEP7- MicroWIN32 V3.2.0 → STEP7- MicroWIN32. Vùng soạn thảo chương trình Các khối hàm, lệnh Các khối chức năng Công cụ kết nối các lệnh Nút thay đổi trạng thái làm việc của PLC Down load/Upload Nỳt kiểm tra trạng thái của chương trình. Mở, tạo mới, lưu một CT điều khiển Cách 2: Chạy thông qua biểu tượng trên Desktop. Phần mềm STEP7 MicroWIN32. Đây là một phần Một số thành phần quan trọng: - Program Block: Khi click chuột vào nút này ta sẽ trở về được vùng soạn thảo chương trình. Ở vựng này ta có thể thêm bớt các đầu vào/ra, các biến, các lệnh, hàm để thực hiện chương trình điều khiển. - Communications và cách kiểm tra sự kết nối với PLC S7-200: Ở đây ta có thể thay đổi cách mà máy tính truyền thông với PLC S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền…) hoặc kiểm tra có hay không sự truyền thông giữa máy tính và PLC S7-200 (kiểm tra sự có mặt của PLC hay không). - Symbol Table: Click chuột vào đây, ta sẽ được một bảng mà ở đó ta có thể định nghĩa các tên biến và đặt địa chỉ tương ứng cho các biến đó để có thể dễ nhớ và dễ kiểm tra.Các biến này có thể là các đầu vào/ra, các biến trung gian… Khối hàm, lệnh: Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất của STEP7- MicroWIN32. Nó bao gồm toàn bộ các lệnh và khối hàm của STEP7- Micro WIN32 để có thể tạo được một chương trình điều khiển cho PLC S7-200. Trong đó thường dùng nhất là các khối: + Bit Logic: bao gồm các lệnh làm việc với bit và thực hiện các phép toán logic như AND, OR, NOT… + Compare: bao gồm các khối lệnh dùng để so sánh dữ liệu như >, <, =, ≥, ≤... + Interger Math, Floating-Point Math: nhóm lệnh làm việc với số nguyên 16bit, 32bit và số thực. Nhóm lệnh này thực hiện các phép toán số học như +, -,… + Move: các khối lệnh dùng để di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ này sang vùng nhớ khác của PLC. + Timer: là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200. + Counter: là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200 Ngoài ra còn các khối khác cũng rất quan trọng chúng ta có thể tham khảo thêm ở phần Help của STEP7- MicroWIN32. Để có thể biết một khối hàm hoặc lệnh làm việc như thế nào và điều kiện kèm theo chúng ta chọn khối hàm, lệnh đó và nhấn F1. + Vựng soạn thảo: Đây là vùng mà STEP7- MicroWIN32 dành cho người dùng soạn thảo các chương trình điểu khiển riêng.Ở đây người dùng có thể thêm các lệnh các khối hàm, các cấu trúc điều khiển chương trình tạo các kết nối giữa các câu lệnh để thực thi các nhiêm vụ điều khiển. Có 3 phương pháp hay nói cách khác là 3 ngôn ngữ khác nhau để viết một chương trình điểu khiển cho PLC S7-200: + Statement List (STL): lập trình ở dạng danh sỏch lệnh dựa trên các từ gợi nhớ. + Lader (LAD): lập trình dạng hình thang có dạng như một sơ đồ nguyên lý mạch. + Function Data Block (FDB): lập trỡnh dựa trên các khối logic cơ bản AND, OR…Cũng nên lưu ý sự khác nhau giữa vùng soạn thảo khi dùng ngôn ngữ LAD so với các ngôn ngữ khác. Người dùng có thể thực hiện việc chuyển đổi việc lập trình giữa các ngôn ngữ khác nhau thông qua việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình khi vào menu: View à STL hoặc LAD hoặc FDB. Ngoài ra khi soạn thảo chương trình STEP7- MicroWIN32 cũng hỗ trợ người dùng với các thông báo lỗi về cú pháp, về dữ liệu… Một số thao tác quan trọng: khi Soạn thảo chương trình - Giao diện trên màn hình Step7 MicroWIN cho phép chứa nhiều network (tối đa là 100). Mỗi một Network tương đương một câu lệnh, nếu tồn tại 2 câu lệnh trở lên thì chương trình sẽ báo lỗi khi biên dịch. Ta có thể dùng chuột để chọn các biểu tượng và đặt chúng vào các vị trí trong Network mong muốn ở mỗi trong thư viện lệnh hoặc sử dụng trực tiếp chuột _ xuất hiện bản soan thảo và đánh dòng chú thích . Lưu ý: Mỗi các lệnh phải được gắn trực tiếp vào đường bên trái Khi con trỏ ( hình ô vuông ) ở vị trí nào thì khi truy suất thì các toán hạng sẽ đặt tại vị trí đó Lưu một project: Lưu project theo tên đã đặt trước : Project _ save all _ tên đặt _ ok Lưu project tên khác : Chọn Project _ save as _ đặt tên _ ok Hoặc chọn biểu tượng hình đĩa mềm trên cửa sổ chính _ đặt tên _ OK Mở một project: Cách 1 : Chọn menu Project _ open _ chọn tên project _ open Cách 2 : Chọn biểu tượng Open. Nạp chương trình vào PLC : Cách 1 : Chọn Project _ Download _OK Cách 2 : Chọn biểu tượng Download. Lưu ý : Công tắc chọn chế độ làm việc của PLC phải ở vị trí TERM hoặc ở chế độ STOP Màn hình báo Download successful thì chương trình đã nạp thành công Chạy chương trình : Cách 1 : Chọn CPU _ RUN _ yes . Cách 2: Chọn biểu tượng Run. Dừng chương trình Cách 1 : Chọn menu CPU _ Stop _ Yes Cách 2 : Chọn biểu tượng Stop Lưu ý : Công Tắc chọn chế độ làm việc của PLC phải ở vị trí TERM. Hiển thị các Chương trình ladder: (quan sát quá trình hoạt động của chương trình) Chọn menu : Debug _ ladder Satus on Chọn View _ StatusChart Đọc chương trình của PLC: Chọn menu Project _ up load _ OK _ Yes Chọn biểu tượng Upload. Ok _ Yes Màn hình hiển thị upload Susccedful mới thành công Xóa hàng , cột , network: Cách 1 : Chọn menu Edit _ Delete _ chọn Row Hoặc column hoặc network Cách 2 : Nhấn Shift + delete Chèn hàng , cột , network: Cách 1 : Chọn menu Edit _ Inset _ Chọn tiếp Row hoặc column hoặc network Cách 2 : Nhấn Shift + Insert 4.1.3. Giao tiếp máy tính và PLC S7-200 Trong cửa sổ STEP 7 - MicroWin 32, nhắp chuột lên biểu tượng Communications hoặc chọn View -> Component -> Communications. Trên hộp đối thoại xuất hiện (Communications Setup), nhắp đúp lên biểu tượng PC/PPI Cable. Xuất hiện hộp thoại Setting the PG/PC Interface, chọn nút Properties và kiểm tra các tham số. Trong cửa sổ STEP7 - MicroWin 32, nhắp chuột lên biểu tượng Communications hoặc chọn View -> Component -> Communications. Trên hộp đối thoại xuất hiện (Communications Setup), nhắp đúp lên biểu tượng Refresh. CPU đang được kết nối (và được cấp nguồn) sẽ xuất hiện như một biểu tượng. Có thể nhắp đúp lên biểu tượng này để kiểm tra các thông số của PLC tương ứng. CHƯƠNG 5: MODULE PLC S7 – 200 VÀ MÀN HÌNH TD 200 5.1. MÔ ĐUN TƯƠNG TỰ VÀO/RA (I/O) Sự hiện diện của các mạch tích hợp giá thành rẻ và các mạch điện tử công nghiệp đã làm tăng các khả năng của các mạch tương tự trong các thiết bị điều khiển PLC. Khả năng mở rộng này đưa đến sự ra đời của các mô đun vào/ra tương tự tinh vi. Các mô đun tương tự cho phép đo số lượng thu được từ các cảm biến của quá trình và các thiết bị cung cấp dữ liệu tương tự. Các mô đun đầu ra tương tự cho phép điều khiển các thiết bị với tín hiệu tương tự liên tục. Các đầu vào /ra tương tự cho phép theo dõi và điều khiển các điện áp và dòng điện tương tự, tương thích với các cảm biến, các bộ điều khiển động cơ, và các thiết bị quá trình. Sử dụng đầu vào/ra tương tự và chuyên dụng cho phép đo hay điều khiển phần lớn các đại lượng của quá trình công nghiệp dài như giao diện tương ứng sử dụng. Thiết bị đầu vào tương tự: - Cảm biến lưu lượng - Cảm biến áp suất - Cảm biến nhiệt - Cảm biến phân tích - Cảm biến vị trí - Biến trở - Cảm biến mực chất lỏng - Thiết bị đo tốc độ 5.2. GIỚI THIỆU CHUNG PLC S7-200 có các module analog mở rộng sau: EM231: 4 ngõ vào analog EM232: 2 ngõ ra analog EM235: 4 ngõ vào và 1 ngõ ra analog 5.2.1. Đặc tính chung Trở kháng vào input >= 10 MΩ Bộ lọc đầu vào input 3db tại 3.1Khz Điện áp cực đại cung cấp cho module: 30 VDC Dòng điện cực đại cung cấp cho module: 32mA Có LED báo trạng thái Có núm chỉnh OFFSET và chỉnh độ lợi (GAIN) 5.2.2. Đầu vào - Phạm vi áp ngõ vào +/- 10V - Phạm vi dòng điện ngõ ra 0 → 20 mA - Có các bộ chuyển đổi ADC, DAC 12 bit - Thời gian chuyển đổi analog sang digital < 25µs - Đáp ứng đầu vào của tín hiệu tương tự: 1.5ms đến 95% Chế độ mode chung: Điện áp vào đầu cộng của chế độ mode chung nhỏ hơn hoặc bằng 12 V. Kiểu dữ liệu đầu vào input: + kiểu không dấu ( đơn cực ) tầm từ 0 đến 32000 + kiểu dữ liệu có dấu ( đa cực ) tầm từ - 32000 đến 32000 5.2.3. Đầu ra Phạm vi điện áp ngõ ra +/- 10V Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 đến 20mA Độ phân giải + điện áp 12 bit + dòng điện 11 bit Kiểu dữ liệu đầu ra: + kiểu dữ liệu không dấu (đơn cực) từ 0 đến 32000 + kiểu dữ liệu có dấu ( đa cực ) tầm từ - 32000 đến 32000 Thời gian gửi tín hiệu đi: + điện áp: 100us + dòng điện 2ms Sơ đồ kết nối các thiết bị ngoại vi, sử dụng theo dạng áp và dòng: Hình 5.1. Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi với EM231 Hình 5.2. Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi với EM232 Hình 5.3. Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi với EM235 5.2.4. Lựa chọn ngõ vào cho module Các công tắc để lựa chọn phạm vi áp ngõ vào (contact ở một trong hai vị trí ON và OFF ) Contact 1 lựa chọn cực tính áp ngõ vào: ON đối với áp đơn cực, OFF đối với áp lưỡng cực, Contact 2, 3, 4, 5, 6 chọn phạm vi điện áp. Các bước chỉnh đầu vào. - Tắt nguồn Module, chọn đầu vào mong muốn. - Bật nguồn lên cho CPU và Module sau đó để cho hoạt động ổn định trong 15 phút. Sử dụng transmister, nguồn dòng hoặc áp chuẩn dùng để đưa tín hiệu giá trị chuẩn zero vào một trong các đầu vào. - Đọc giá trị vào PLC bằng kênh đầu vào thích hợp - Chỉnh giá trị OFFSET có thể cho đến khi giá trị đọc vào là zero hoặc nhận ra giá trị dữ liệu số. - Đặt giá trị tín hiệu toàn tầm đo vào ngõ vào, đọc giá trị mà CPU nhận được. - Chỉnh độ lợi có thể cho đến khi giá trị đọc được là 32000 hay nhận được giá trị dữ liệu số. - Ngắn mạch đầu vào các ngõ vào không sử dụng. - Tránh gọt các đầu dây quá nhọn Lắp lại các quá trình, chỉnh Gain và OFFSET cho đến khi đạt yêu cầu. Hình 5.4. Hình sơ đồ chỉnh độ lợi (Gain) và Offset Công tắc chỉnh chọn điện áp hoặc dòng ngõ vào đối với module EM235 Chọn dãy điện áp trong giới hạn 0V÷10V cho EM235, bật các công tắc trên module theo các vị trí đã được ấn định tương ứng với từng dãy điện áp đầu và độ phân dải của tín hiệu vào theo bảng dưới đây: Bảng 5.1 trình bày cách chỉnh định cho EM 235. Công tắc từ 1 đến 6 dùng để chọn tầm cho ngõ vào và chọn độ phân giải. Không đảo dấu Giới hạn dãy điện áp đầu vào Độ phân dải SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON OFF OFF ON OFF ON 0 ÷ 50mV 12.5 µV OFF ON OFF ON OFF ON 0 ÷ 100 mV 25 µV ON OFF OFF OFF ON ON 0 ÷ 500 mV 125 µV OFF ON OFF OFF ON ON 0 ÷ 1 V 250 µV ON OFF OFF OFF OFF ON 0 ÷ 5 V 12.5 mV ON OFF OFF OFF OFF ON 0 ÷ 20 mA 5 µA OFF ON OFF OFF OFF ON 0 ÷ 10 V 2.5 Mv Đảo dấu Giớihạn dãyđiện áp đầu vào Độ phân dải SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON OFF OFF ON OFF OFF ±25 mV 12.5 µV OFF ON OFF ON OFF OFF ± 50mV 25 µV OFF OFF ON ON OFF OFF ± 100mV 50 µV ON OFF OFF OFF ON OFF ±250 mV 125 µV OFF ON OFF OFF ON OFF ±500 mV 250 µV OFF OFF ON OFF ON OFF ± 1V 500 µV ON OFF OFF OFF OFF OFF ± 2.5V 12.5 mV OFF ON OFF OFF OFF OFF ± 5V 25 mV OFF OFF ON OFF OFF OFF ± 10V 50 mV Bảng 5.1. Chọn điện áp hoặc dòng ngõ vào đối với module EM235 - SW6: chọn điện áp và dòng vào có dấu hoặc không dấu; SW4, SW5: chọn hệ số khuyếch đại; SW3,2,1: chọn hệ số suy giảm. Công tắc chỉnh chọn độ lợi, đơn cực hoặc lưỡng cực và độ suy giảm Bảng 5.2. Chỉnh độ lợi và độ suy giảm - Định dạng dữ liệu ngõ vào (dạng word) của EM 231 và EM 235. Hình 5.5. bit dữ liệu ngõ vào được đặt trong địa chỉ Word của CPU Sơ đồ khối các ngõ vào/ra của module EM235 Hình 5.6. Sơ đồ khối ngõ vào EM235 Tín hiệu được đưa vào các đầu vào A+, A-, B+, B-, C+, C-, sau đó qua các bộ lọc nhiễu, qua bộ đệm, bộ suy giảm, bộ khuyếch đại rồi đưa đến khối chuyển đổi ADC, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số 12bit. 12 bít dữ liệu này được cài đặt bên trong word ngõ vào analog của CPU. Hình 5.7. Sơ đồ khối ngõ ra của EM 235 Các chú ý khi cài đặt ngõ ra analog Chắc chắn rằng nguồn 24 VDC cung cấp không bị nhiễu và ổn định. Xác định được Module. Dùng dây cảm biến ngắn nhất nếu có thể. Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây chỉ dùng cho một mình cảm biến. Tránh đặt các dây tín hiệu song song với dây có năng lượng cao. Nếu hai 2 dây bắt buộc phải gặp nhau thì bắt chéo chúng về phía bên phải. 5.3. MÔ ĐUN XỬ LÝ NHIỆT ĐỘ 5.3.1. Phân loại Module nhiệt độ gồm 2 loại: EM231 TC EM231 RTD (thermocouple có đầu dò bằng platinum) Được thiết kế tương thích với PLC S7-200 có CPU 222 trở lên. Module EM231 AI4 RTD Module EM231 AI8 TC Module EM231 AI4 TC Đặc tính kỹ thuật tiêu biểu Mô tả EM231 AI4×TC EM231 AI8×TC EM231 AI2×RTD Kích thước vật lý (W× H× D) 71.2× 80× 62 mm 71.2× 80× 62 mm 71.2× 80× 62 mm Tổn thất công suất 1.7W 1.7W 1.7W Nguồn 20.4 đến 28.8 VDC 20.4 đến 28.8 VDC 20.4 đến 28.8 VDC LED chỉ thị 24 VDC: nguồn cấp, ON: có điện; OFF: không có điện SF: ON module bị lỗi, OFF module không bị lỗi. Đặc tính ngõ vào analog Số I/O 4 input analog 8 input analog 2 input analog Loại cảm biến TC (thermocouple) RTD S, T, R, E, N, K, J PT ,JPT Độ phân giải ngõ vào Nhiệt độ 0.10C/0.10F 0.10C/0.10F 0.10C/0.10F Áp 15bit có dấu 15bit có dấu 15bit có dấu Độ dài dây cảm biến 100 m (max) 100 m (max) 100 m (max) Cuộn dây diện trở 100 ohm max 100 ohm max 20 ohm,2.7ohm for Cu max Nguồn cung cấp cực đại 30 VDC 30VDC 30VDC Bảng 5.3. Các đặc tính kỹ thuật 5.3.2. Module thermocouple EM231 TC Module EM231 TC là loại module sử lý nhiệt độ tương thích sử dụng được với 7 loại thermocouple sau: J, K, E, N, S, T, R. chúng cho phép kết nối với S7-200 với các mức tín hiệu analog mức thấp, khoảng 680mV. Sử dụng các switch DIP để chọn lựa loại thermocouple, kiểm tra đấu dây, chỉnh nhiệt độ, vv… 5.3.2.1. Cấu hình module thermocouple Trên module có 8 witch DIP, trong đó switch DIP từ 1 đến 3 sử dụng để chọn lựa loại thermocouple, DIP 5 chọn điều khiển sự cố chập mạch sensor, DIP 6 kiểm tra kết nối, DIP 7 chọn loại nhiệt độ xử lý và DIP 8 chọn bù khi có mối nối từ thermocouple với dây khác. Sử dụng các SW từ 1 đến 3 để lựa chọn loại thermocouple xem bảng sau: Thermocouple Type SW1 SW2 SW3 J 0 0 0 K 0 0 1 T 0 1 0 E 0 1 1 R 1 0 0 S 1 0 1 N 1 1 0 +/- 80mV 1 1 1 Chú ý: Đối với EM231 – 4TC SW4 không được sử dụng, nó được đặt ở vị trí off. Switch 5 Điều khiển chập mạch Cài đặt Mô tả Mức cao (+3276,7 độ) Mức thấp (-3276,7 độ) 0 1 SW5 chọn điều khiển sự cố chập mạch sensor vượt quá nhiệt độ cho phép, cả mức thấp và mức cao. Switch 6 Kiểm tra kết nối bị hở Cài đặt Mô tả Có khả năng 0 Phát hiện đầu dây bị hở được thực hiện bằng cách cấp cho đoạn cuối đầu vào một dòng 25µA. luôn luôn tiến hành kiểm tra kết nối thậm chí khi nguồn dòng không được sử dụng. EM231 phát hiện đầu dây bị hở nếu tín hiệu sấp xỉ vượt quá 200mV. Không có khả năng 1 Switch 7 Chọn loại nhiệt độ Cài đặt Mô tả Celsius ( °C) 0 Điều chỉnh công tắc 7 để chọn đơn vị nhiệt độ là độ C hay độ F Fahrenheit (°F) 1 Switch 8 Chọn bù Cài đặt Mô tả Cho phép 0 Dip 8 được sủ dụng để chọn bù khi có mối nối từ thermocouple với dây khác. Không cho phép bù 1 5.3.2.2. Chỉ định trạng thái The EM 231 Thermocouple module cung cấp cho PLC các word dữ liệu chỉ thị nhiệt độ và lỗi điều kiện, các bit trạng thái chỉ báo lỗi phạm vi và lỗi module do người sử dụng cung cấp. LED cho biết tình trạng của các mô-đun. Chương trình cần có logic để phát hiện lỗi và đáp ứng các điều kiện thích hợp cho các ứng dụng. Bảng dưới đây cho thấy chỉ số tình trạng EM 231 Thermocouple. Lỗi điều kiện Kênh dữ liệu SF LED Đỏ 24VLED xanh Bit trạng thái 24 VDC nguồn yếu Không lỗi Chuyển đổi dữ liệu OFF ON 0 0 Nguồn 24V lỗi 32766 OFF OFF 0 1 Hở dây và nguồn dòng -32768/32768 Nhấp nháy ON 1 0 Ra khỏi phạm vi đầu vào -32768/32768 Nhấp nháy ON 1 0 Chuẩn đoán lỗi 0000 ON OFF 0 Bít trạng thái có thể hay không thể cài đặt trước lỗi cấu hình module Chú ý: Khi bạn đang sử dụng mô-đun EM 231, bạn nên tắt chức năng lọc tương tự trong PLC. sự lọc tương tự có thể cản trở những lỗi điều kiện không được phát hiện một cách kịp thời. 5.3.3. Module EM231 RTD Module EM231 RTD là module xử lý nhiệt độ tương thích sử dụng được với các loại thermocouple sau: pt và Jpt. Chúng cho phép kết nối với plc S7-200. sử dụng các switch DIP để chọn lựa loại thermocouple, kiểm tra đấu dây, chỉnh nhiệt độ… cả hai RTD kết nối với module phải cùng loại 5.3.3.1. Cấu tạo EM231 RTD Sử dụng switch DIP từ 1 đến 5 để chọn lựa loại thermocouple RTD RTD type SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 100Ω Pt 0.003850 0 0 0 0 0 200Ω Pt 0.003850 0 0 0 0 1 500Ω Pt 0.003850 0 0 0 1 0 1000ΩPt 0.003850 0 0 0 1 1 100Ω Pt 0.003920 0 0 1 0 0 200Ω Pt 0.003920 0 0 1 0 1 500Ω Pt 0.003920 0 0 1 1 0 1000Ω Pt 0.003920 0 0 1 1 1 100 Ω Pt 0.00385055 0 1 0 0 0 200 Ω Pt 0.00385055 0 1 0 0 1 500 Ω Pt 0.00385055 0 1 0 1 0 1000 Ω Pt 0.00385055 0 1 0 1 1 100 Ω Pt 0.003916 0 1 1 0 0 200 Ω Pt 0.003916 0 1 1 0 1 500 Ω Pt 0.003916 0 1 1 1 0 1000 Ω Pt 0.003916 0 1 1 1 1 100 Ω Pt 0.00302 1 0 0 0 0 200 Ω Pt 0.00302 1 0 0 0 1 500 Ω Pt 0.00302 1 0 0 1 0 1000 Ω Pt 0.00302 1 0 0 1 1 Reserved 1 0 1 0 0 100 Ω Ni 0.00672 1 0 1 0 1 120 Ω Ni 0.00672 1 0 1 1 0 1000 Ω Ni 0.00672 1 0 1 1 1 100 Ω Ni 0.00678 1 1 0 0 0 120 Ω Ni 0.00678 1 1 0 0 1 1000Ω Ni 0.00678 1 1 0 1 0 10000O Pt 0.003850 1 1 0 1 1 Sw6: chọn điều khiển sự cố chập mạch SW7: chọn loại nhiệt độ SW8: chọn cách đấu dây cho RTD Loại SW8 3 dây 0 4 dây 1 Sơ đồ mạch của module EM231 RTD Hình 5.8. Sơ đồ đấu dây cảm biến với module Có thể nối dây cảm biến RTD trực tiếp vào module EM2321 RTD, hoặc có thể nối thêm dây cảm biến nên sử dụng dây chống nhiễu. Có thể nối