Đề tài Điều khiển tay máy gắp sản phẩm dùng PLC S7 200

Nút ấn đóng mở Nút ấn khẩn cấp Một số hình ảnh của nút ấn 6. Rơle Trong kỹ thuật điều khiển, rơle được sử dụng như phần tử xử lý tín hiệu. Có nhiều loại rơle khác nhau tùy vào công dụng. Nguyên tắc hoạt động của rơle là từ trường của cuộn dây, trong quá trình đóng mở sẽ có hiện tượng tự cảm a. Rơle đóng mạch - Nguyên lý làm việc: Khi dòng điện vào cuộn dây cảm ứng, xuất hiện lực từ trường sẽ hút lõi sắt, trên đó có lắp các tiếp điểm. Các tiếp điểm đó có thể là tiếp điểm chính để đóng , mở mạch chính và các tiếp điểm phụ để đóng, mở mạch điều khiển. - Ký hiệu Rơ le đóng mạch b. Rơle điều khiển - Nguyên lý hoạt động: tương tự như rơle đóng mạch nhưng khác rơle đóng mạch ở chỗ chỉ dùng cho mạch điều khiển có công suất nhỏ và thời gian đóng mở các tiếp điểm rất nhỏ (từ 1ms đến 10ms). - Cấu tạo và ký hệu Cấu tạo và ký hiệu rơle điều khiển c. Rơle thời gian đóng chậm - Nguyên lý làm việc: Tương tự như rơle thời gian tác động chậm của phần tử khí nén. Gồm các phần tử: điot tương tự van 1 chiều, tụ điện như bình chứa, điện trở R như van tiết lưu. Ngoài ra tụ điện còn có nhiệm vụ giảm điện áp quát tải trong quá trình ngắt. d. Rơle thời gian ngắt chậm - Nguyên lý làm việc: tương tự như rơle thời gian ngắt chậm của phần tử khí nén. Gồm các phần tử: điot như van đảo chiều, tụ điện như bình chứa, điện trở R1 như van tiết lưu. Ngoài ra tụ điện còn có nhiệm vụ giảm điện áp quá tải trong quá trình ngắt. - Cấu tạo và ký hiệu 7. Động Cơ Một Chiều DC: Động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và phạm vi rộng như : băng tải, thang máy, máy ép… Nhược điểm chủ yếu của động cơ 1 chiều là cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền và kém tin cậy. Cần phải có nguồn điện 1 chiều kèm theo. 7.1 Cấu tạo động cơ DC Những phần chính gồm có: vỏ, trục, phần cảm (stato), phần ứng (roto),cổ góp, chổi điện. 7.1.1. Phần cảm (stato): Stato gồm có lõi thép và cuộn dây kích từ. Cuộn dây kích từ được đặt vào trong lỏi thép để tạo thành một nam châm điện. Trong động cơ nhỏ stato có thể là một nam châm vĩnh cửu. Tuy nhiên trong động cơ lớn thường là nam châm điện. 7.1.2 Phần ứng (roto): Roto gồm có lõi thép và dây quấn phần ứng. Lõi thép hình trụ làm bằng các lá thép kỷ thuật phủ sơn cách điện ghép lại. Dây quấn phần ứng có dạng cuộn và được đặt trong cách rãnh của lõi thép. Roto được lồng vào giữa các cuộn dây kích từ, được đỡ bằng ổ bi và nắp vỏ. 7.1.3. Cổ góp: Cổ góp bao gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn ở đầu trục roto 7.1.4. Chổi điện: Chổi điện hay còn gọi là chổi than. Các chổi điện được tỳ chặt lên mặt cổ góp nhờ lò xo và giá chổi điện gắn trên nắp máy để cung cấp điện áp 1 chiều cho động cơ. Chức năng của chổi than – vành góp là để đưa điện áp một chiều và đổi chiều dòng điện trong cuộn dây phần ứng. Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ (một nửa có cực từ âm, một nửa có cực từ dương). 7.2 Nguyên lý làm việc Sơ đồ nguyên lý của động cơ DC Như ta thấy ở trên động cơ điện 1 chiều có hai phần tử điện là dây quấn kích từ và dây quấn phần ứng. Dây quấn phần ứng làm từ dây dẫn điện có các đầu được nối với cổ góp. Điện áp 1 chiều được đặt vào cuộn dây phần ứng thong qua chổi than tỳ lên cổ góp. Khi đặt điện áp 1 chiều Vf vào cuộn dây kích từ, một nam châm điện với các cực bắc nam hình thành và sinh ra từ trường gọi là từ trường cực từ. Từ trường này tĩnh ( không quay). Khi cho điện áp 1 chiều Va vào 2 chổi điện , trong dây quấn phần ứng sẻ có dòng điện 1 chiều Ia đi qua và sinh ra 1 từ trường gọi là từ trường phần ứng. Từ trường cực từ và từ trường phần ứng sẻ tương tác với nhau và làm cho trục động cơ quay. Từ trường cực từ và từ trường phần ứng Khi roto quay sinh ra một điện áp phần ứng ( sức điện động cảm ứng) Ea trên dây quấn . Ea có chiều ngược với Va nên gọi là sức phản điện, sẻ làm giảm điện áp đặt vào phần ứng. Độ lớn của sức phản điện phụ thuộc vào số vòng dây quấn trong cuộn dây, mật độ từ thong và tốc độ quay của roto. Ảnh hưởng của sức điện động cảm ứng lên điện áp đặt vào roto Khi có dòng điện chạy trong cuộn dây đặt trong từ trường, lực điện từ sẻ tạo ra momen làm quay khung dây. Cổ góp có tác dụng đổi chiều sau mỗi nữa chu kỳ quay. Ưu điểm: Động cơ DC có mô-men quay cao,thời gian đáp ứng nhanh. Giá thành không cao Cho phép điều khiển điện áp chính xác, mà cần thiết với tốc độ và các ứng dụng điều khiển mô-men. Động cơ DC hoạt động tốt hơn so với động cơ AC trên thiết bị kéo. . Động cơ DC được thuận tiện cầm tay và rất thích hợp cho các ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như các công cụ công nghiệp cầm tay máy móc thiết bị 8. Khí nén Các phần tử khí nén: 8.1. Máy nén khí: Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng. Phân làm 2 loại : Phân loại theo áp suất. Máy nén khí áp suất thấp p <= 15 bar Máy nén khí áp suất cao p>= 15 bar Máy nén khí áp suất rất cao p>= 300 bar Phân loại theo nguyên lý hoạt động. + Máy nén khí theo nguyên lý trao đổi thể tích: Máy nén khí kiểu pittong, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. + Máy nén khí tuabin: Máy nén khi ly tâm và máy nén khí theo chiều trục. 8.2. Bình trích chứa khí nén: Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phận lưu trữ để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước. Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng, ngoài ra kích thước này còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn. 8.3. Mạng đường ống dẫn khí nén: Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bị truyền dẫn khí nén từ máy nén khí đến bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành. 8.4. Van đảo chiều: Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở hay thay đổi vị trí các cửa van để thay đổi hướng của dòng khí nén. Trạng thái khi OFF và ON của van đảo chiều. * Ký hiệu của van đảo chiều Vị trí của nòng van được ký hiệu bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o,a ,b ,c ,… hay các chữ số 0, 1, 2, … a o b b a Vị trí ‘không’ là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu bên ngoài vào. Đối với van có 3 vị trí, thì vị trí ở giữa, ký hiệu ‘o’ là vị trí ‘không’. Đối với van có 2 vị trí thì vị trí ‘không’ có thể là ‘a’ hoặc ‘b’, thông thường vị trí bên phải ‘b’ là vị trí ‘không’. a b Hình 1.27: Kí hiệu cửa xả khí Trường hợp a là cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn, còn cửa xả khí có mối nối cho ống dẫn khí là trường hợp b. Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường mũi tên biểu diễn hướng chuyển động của dòng khí nén qua van. Khi dòng bị chặn thì được biểu diễn bằng dấu gạch ng1 0 Cửa xả khí không có mối nối cho ống dẫn 2(A) 4(B) 5(S) 1(P) 3(R) Nối với nguồn khí nén Cửa xả khí có mối nối cho ống dẫn 14(Z) Cửa nối điều khiển 12(Y) Cửa nối điều khiển Cửa 1nối với cửa 2 Cửa 1nối với cửa 4 ang. Hình 1.28: Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều Hình trên là ký hiệu của van đảo chiều 5/2 Trong đó: 5 : chỉ số cửa và 2 : chỉ số vị trí. Cách gọi tên và ký hiệu của một số van đảo chiều: TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2 * Tín hiệu tác động: Tín hiệu tác động vào van đảo chiều có 4 loại là: tác động bằng tay, tác động bằng cơ học, tác động bằng khí nén và tác động bằng nam châm điện. Tín hiệu tác động từ 2 phía ( đối với van đảo chiều không có vị trí ‘không’) hay chỉ từ 1 phía (đối với van đảo chiều có vị trí ‘không’). 8.5. Cơ cấu chấp hành. 8.5.1. Nhiệm vụ Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học. Cơ cấu chấp hành có thể chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển động quay (động cơ khí nén). 8.5.2. Xi lanh. Xilanh tác dụng đơn - Áp lực khí nén chỉ tác động vào một phía của xilanh, phía còn lại do ngoại lực hay lò xo tác động. - Một số loại xilanh tác động 1 chiều: a b Chiều tác động ngược lại do ngoại lực (a) và do lo xo (b) Xilanh tác động 2 chiều (xilanh tác động kép). Khí nén được đưa vào 2 phía của xilanh, do yêu cầu điều khiển mà xilanh đi vào hay đi ra sẽ tuỳ thuộc vào việc đưa khí nén vào phía nào của xilanh. Xilanh quay Hình biểu diễn tượng trưng của xilanh quay. Hai ngõ vào điều khiển để điều khiển pittong có răng di chuyển qua lại. Khi cần pittong di chuyển sẽ ăn khớp với 1 bánh răng làm bánh răng quay. Trục bánh răng sẽ được gắn với cơ cấu chuyển động. Ưu nhược điểm của khí nén: Ưu điểm: Không gây ô nhiễm môi trường. Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa do độ nhớt động học của khí nén nhỏ, tổn thất trên dọc đường thấp. Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo. Nhược điểm: Khi tải trọng thay đổi, vận tốc truyền cũng thay đổi. Dòng khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn. Bình khí nén có kích thước lớn, cồng kềnh. 9. Băng tải Băng tải là một cơ chế hoặc máy có thể vận chuyển một tải đơn (thùng carton, hộp, túi..) từ một điểm A đến một điểm B Hệ thống băng tải là thiết bị truyền tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất Thành phần và cấu tạo băng tải : Một động cơ giảm tốc, trục vít và bộ điều khiển tốc dộ Bộ con lăn, truyền lực chủ động Hệ thống khung đỡ con lăn Hệ thống dây băng hoặc con lăn CHƯƠNG II. TÌM HIỂU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN PLC 2.1 Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển: Hệ thống điều khiển là gì? Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử. Nó dùng để vận hành một quá trình một cách ổn định, chính xác và thông suốt. Hệ thống điều khiển dùng rơle điện: Sự bắt đầu về cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào những năm 60 và 70, những máy móc tự động được điều khiển bằng những rơle điện từ như các bộ định thời, tiếp điểm, bộ đếm, relay điện từ. Những thiết bị này được liên kết với nhau để trở thành một hệ thống hoàn chỉnh bằng vô số các dây điện bố trí chằng chịt bên trong panel điện ( tủ điều khiển). Như vậy, với 1 hệ thống có nhiều trạm làm việc và nhiều tín hiệu vào/ra thì tủ điều khiển rất lớn. Điều đó dẩn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa khi bị hỏng rất phức tạp và khó khăn. Hơn nữa, các rơle tiếp điểm nếu có sự thay đổi yêu cầu điều khiển thì bắt buộc thiết kế lại từ đầu. Hệ thống điều khiển dùng PLC: Với những khó khăn và phức tạp khi thiết kế hệ thống dùng rơle điện. những năm 80, người ta chế tạo ra các bộ điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tinh cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt đem lại hiệu quả kinh tế cao đó là bộ điều khiển PLC. 2.2. Giới thiệu về PLC: Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo từ những ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968. Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa các quá trình sản xuất. Cùng với sự phát triển công nghệ máy tính đến hiện nay, bộ điều khiển lập trình đạt được những ưu thế cơ bản trong ứng dụng điều khiển công nghiệp. Như vậy, PLC là một máy tính thu nhỏ nhưng với các tiêu chuẩn công nghiệp cao và khả năng lập trình logic mạnh. PLC là đầu não quan trọng và linh hoạt trong điều khiển tự động hóa. 2.3 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC Cấu trúc Đơn vị xử lý trung tâm: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ. Hệ thống bus Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau. Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu. Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC. Bộ nhớ Bao gồm các loại bộ nhớ RAM, ROM, EEFROM, là nơi lưu trữ các thông tin cần xử lý trong chương trình của PLC. Bộ nhớ được thiết kế thành dạng module để cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển với các kích cỡ khác nhau. Muốn mở rộng bộ nhớ chỉ cần cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trên module CPU.Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì dữ liệu chương trình khi mất điện Kích thước bộ nhớ: Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 - 1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo. Các PLC loại lớn có kích thước từ 1-16K, có khả năng chứa từ 2000 - 16000 dòng lệnh. Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM. Các ngõ vào ra I/O Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiêu xử lý là 12/24 VDC hoặc 100/240 VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản. Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra. Bộ nguồn: Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của PLC. Khối quản lý ghép nối Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp. 2.4 Các hoạt động xử lý bên trong PLC - Xử lý chương trình Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ. PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình. Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện. Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương trình. Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau: Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào. Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành. Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình. Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra. Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các module đầu ra. -Xử lý xuất nhập Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I/O trong PLC: Cập nhật liên tục Điều nay đòi hỏi CPU quét các lệnh ngõ vào (mà chúng xuất hiện trong chương trình), khoảng thời gian delay được xây dựng bên trong để chắc chắn rằng chỉ có những tín hiệu hợp lý mới được đọc vào trong bộ nhớ vi xử lý. Các lệnh ngõ ra được lấy trực tiếp tới các thiết bị. Theo hoạt động logic của chương trình , khi lệnh OUT được thực hiện thì các ngõ ra cài lại vào đơn vị I/O, vì thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp. 2.5 PLC Simatic S7-200 CPU 224 2.5.1 Cấu trúc phần cứng của CPU 224 AC/DC/RLY S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của Hãng SIEMENS (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu Modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU-224 PLC Siemens S7-200, CPU 224, 14 vào, 10 ra relay, nguồn 220 VAC PLC S7-200, CPU 224. 6ES7214-1BD23-0XB8Nguồn cung cấp: 220 VAC. Ngõ vào: 14 DI DC. Ngõ ra: 10 DO Relay. Bộ nhớ chương trình: 12KB. Bộ nhớ dữ liệu: 8KB. Profibus DP extendable. Điều khiển PID: Có. Phần mềm: Step 7 Micro/WIN. Thời gian xử lý 1024 lệnh nhị phân : 0.37ms. Bit memory/Counter/Timer : 256/256/256. Bộ đếm tốc độ cao: 6 x 60 Khz. Bộ đếm lên/xuống: Có. Ngắt phần cứng: 4. Số đầu vào/ra có sẵn: 14 DI / 10DO. Số đầu vào / ra số cực đại ( nhờ lắp ghép thêm Modul số mở rộng: DI/DO/MAX: 94 / 74 / 168 Số đầu vào / ra tương tự ( nhờ lắp ghép thêm Modul Analog mở rộng: AI/AO/MAX: 28 / 7/ 35 hoặc 0 / 14 / 14. IP 20 Kích thước: Rộng x Cao x Sâu : 120 x 80 x 62. Các đèn báo trên S7-200 CPU224 SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy. STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng chương trình và đang thực hiện lại. Chế độ làm việc PLC có 3 chế độ làm việc: RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP. STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC hoặc RUN hoặc STOP. Cổng truyền thông S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích 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 300 ¸38.400 baud. Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình thuộc họ PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm với máy lập trình. Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC / PPI với bộ chuyển đổi RS232/ RS485. 2.5.2 Cấu trúc bộ nhớ: Bộ nhớ S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc, ghi được trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy nhập để đọc. Vùng chương trình Là nguồn nhờ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được. Vùng tham số Là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm, … cũng giống như vùng chương trình, thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được. Vùng dữ liệu Là miền nhớ động được sử dụng để cất giữ các dữ liệu của chương trình. Nó có thể được truy cập theo từng bít, từng byte, từng từ đơn (W-Word) hoặc theo từ kép (DW_ Double Word), vùng dữ liệu được chia thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu theo từ tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng như sau: V : Variable Memory. I : Input image register. O : Output image regiter. M : Internal Memory bits. SM: Special Memory bits. Tất cả các miền này đều có thể truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ (word) hoặc từ kép (double word). Vùng đối tượng Bao gồm các thanh ghi Timer, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào ra, thanh ghi AC. Vùng này không thuộc kiểu Non-Volatile nhưng đọc/ ghi được . 2.5.3 Mở rộng cổng vào ra CPU 224 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 Modul. Các modul mở rộng tương tự và có thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích . Địa chỉ của các vị trí của các modul được xác định cùng kiểu . Ví dụ như một modul cổng ra không thể gán địa chỉ của một modul cổng vào, cũng như một modul tương tự không thể có địa chỉ như một modul số và ngược lại. Các modul mở rộng số hay tương tự đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương tự với số đầu vào/ra của modul. CPU224 Modul 0 4vào/4ra Modul 1 8 vào Modul 2 3vào/1ra Analog Modul 3 8 ra Modul 4 3vào/1ra I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 I0.3 Q0.3 I0.4 Q0.4 I0.5 Q0.5 I0.6 Q0.6 I0.7 Q0.7 I1.0 Q1.0 I1.1 Q1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 Q2.0 Q2.1 Q2.2 Q2.3 I3.0 I3.1 I3.2 I3.3 I3.4 I3.5 I3.6 I3.7 AIW 0 AIW 2 AIW 4 AQW 0 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 AIW8 AIW12 AQW 4 Bảng địa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU 224 2.5.4 Thực hiện chương trình của S7-200 PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc MEND. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra. 4. Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi 3. Truyền thông và tự kiểm tra lỗi 2.Thực hiện chương trình 1. Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào Sơ đồ vòng quét của chương trình Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra thông thường lệnh không làm việc trực tiếp cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn (1) và (4) do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào / ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh này trực tiếp với cổng vào và ra. 2.5.5 Ngôn ngữ lập trình của S7-200 CPU 224 Phương pháp lập trình S7-200 biểu diễn chương trình dưới dạng một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh và khối chương trình theo thứ tự quy định. Các lệnh và khối này sẽ lần lượt được quét trong chương trình từ đầu đến cuối trong một vòng quét. PLC sẽ làm việc ngay tại vòng quét đầu tiên và từ đó thực hiện liên tục chu kỳ quét. Trong mỗi vòng quét nếu có một lệnh được gọi PLC sẽ nhận lệnh đó và thực hiện, nếu không quét kịp thì tại vòng quét tiếp theo sẽ thực hiện. Có ba phương pháp lập trình cơ bản: - Lập trình hình thang (LAB – Ladder Logic). - Phương pháp khối hàm (FBD – Funtion Block Diagram). - Phương pháp liệt kê câu lệnh (STL – Statement List). Nếu chương trình được viết theo kiểu LAD hoặc FBD thì có thể chuyển sang dạng STL nhưng không phải mọi chương trình viết bằng STL đều có thể chuyển sang hai dạng kia. LAD Là ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ mô phỏng theo mạch relay. Các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic. - Tiếp điểm: Mô tả các tiếp điểm dùng trong mạch relay, toán hạng của tiếp điểm dùng trong chương trình là bit. Có hai loại tiếp điểm: thường đóng và thường mở - Cuộn dây: mô tả cuộn dây relay. Toán hạng sử dụng là bit. - Hộp: Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau làm việc khi có tín hiệu đến kích. Những hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các hàm tạo thời gian (Timer), hàm đếm (Counter) và các hàm toán học. - Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh. Thông thường các tín hiệu điện phải đi từ dây nóng qua thiết bị rồi đến dây trung hoà sau đó về nguồn, tuy nhiên trong phần mềm lập trình chỉ thể hiện dây nóng và bên trái và các đường nối đến thiết bị từ đó. STL Phương pháp liệt kê lệnh là phương pháp lập trình bằng cách tập hợp các câu lệnh, mỗi câu lệnh thể hiện một chức năng của chương trình. Để tạo một chương trình dạng STL người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng ngăn xếp. Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau từ S0 – S8. Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bít đầu tiên (S0) và bit thứ hai (S1) của ngăn xếp. Giá trị logic mới đều có thể được gửi hoặc nối thêm vào ngăn xếp. Khi phối hợp hai bit đầu tiên của ngăn xếp thì ngăn xếp sẽ được kéo lên một bit. Ngăn xếp và tên bit: S0 Bit đầu tiên hay bit trên cùng của ngăn xếp S1 Bit thứ hai của ngăn xếp S2 Bit thứ ba của ngăn xếp S3 Bit thứ tư của ngăn xếp S4 Bit thứ năm của ngăn xếp S5 Bit thứ sáu của ngăn xếp S6 Bit thứ bảy của ngăn xếp S7 Bit thứ tám của ngăn xếp S8 Bit thứ chín của ngăn xếp FBD: Là phương pháp lập trình khối hàm mô phỏng các lệnh và khối làm việc trong mạch số. Các phần tử cơ bản trong phương pháp này là các khối lệnh được liên kết với nhau Tập Lệnh S7-200 Tập lệnh của S7-200 chia làm ba nhóm: - Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị logic của ngăn xếp. - Các lệnh chỉ thực hiện khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1. - Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong tập lệnh hay còn gọi là nhóm lệnh điều khiển chương trình. Cả ba phương pháp đều sử dụng ký hiệu I để chỉ các lệnh làm việc tức thời, tức là giá trị được chỉ định trong lệnh vừa được chuyển vào thanh ghi ảo đồng thời được chuyển ngay đến tiếp điểm được chỉ dẫn ngay trong lệnh ngay khi được thực hiện chứ không phải chờ đến giai đoạn trao đổi với ngoại vi của vòng quét. Điều đó khác với lệnh không tức thời là giá trị chỉ chuyển vào thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh. Các nhóm lệnh được cho trong cây lệnh của S7-200: - Bit Logic: Tập lệnh làm việc với bit. - Clock: Tập lệnh làm việc với thời gian của hệ thống. - Communication: Tập lệnh truyền thông. - Compare: Tập lệnh so sánh. - Convert: Tập lệnh biến đổi. - Counter: Tập các bộ đếm. - Floating-Point Math: Tập lệnh toán học làm việc với số thực. - Integer Math: Tập lệnh toán học làm việc với số nguyên. - Interupt: Tập lệnh làm việc với chương trình ngắt. - Logical Operations: Tập lệnh các phép tính logic biến đổi. - Move: Tập lệnh di chuyển dữ liệu. - Programe Control: Tập lệnh điều khiển chương trình. - Shift/Rotate: Tập lệnh dịch/quay làm việc với thanh ghi. - String: Tập lệnh làm việc với chuỗi. - Table: Tập lệnh làm việc với bảng dữ liệu. - Timers: Tập các bộ định thời gian - Call Subroutin: Tập lệnh gọi các chương trình con. Các lệnh cơ bản được sử dụng trong S7-200 (Các lệnh sau đây chỉ được mô tả cho phương pháp lập trình LAD ): Các lệnh làm việc với bit logic Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Tiếp điểm thường mở sẽ đóng khi bit = 1 bit: I,Q,M,V,SM,T,C,S,L Bool Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi bit = 1 bit: I,Q,M,V,SM,T,C,S,L Bool Tiếp điểm thường mở sẽ đóng tức thời khi bit = 1 bit: I Bool Tiếp điểm thường đóng sẽ mở tức thời khi bit = 1 bit: I Bool Đảo giá trị của bít đầu tiên trong ngăn xếp (đảo trạng thái của đầu ra) Không Không Bit đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị bằng 1 trong khoảng thời gian bằng thời gian của một vòng quét khi phát hiện sườn lên của tín hiệu đầu vào bit: I,Q,M,V,SM,T,C,S,L Bool Bit đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị bằng 1 trong khoảng thời gian bằng thời gian của một vòng quét khi phát hiện sườn xuống của tín hiệu đầu vào bit: I,Q,M,V,SM,T,C,S,L Bool Cuộn dây đầu ra ở trạng thái ON khi có tín hiệu điều khiển đi qua bit: I,Q,M,V,SM,T,C,S,L Bool Cuộn dây đầu ra ở trạng thái ON tức thời khi có tín hiệu điều khiển đi qua bit: I,Q,M,V,SM,T,C,S,L Bool Set một mảng gồm n tiếp điểm tính từ tiếp điểm “bit”(n <= 128) bit: I,Q,M,V,SM,T,C,S,L n : IB, QB,MB,VB,SMB,SB, LB,AC,*VD,*AC, *LD, Constand. Bool Reset một mảng gồm n tiếp điểm tính từ tiếp điểm “bit”(n <= 128) bit: I,Q,M,V,SM,T,C,S,L n : IB,QB,MB,VB,SMB, SB,LB, AC,*VD,*AC,*LD, Constand. Bool 2 Nhóm lệnh So Sánh S7-200 cung cấp các lệnh so sánh theo từng kiểu dữ liệu vì vậy muốn thực hiện được phép so sánh thì các toán hạng phải có cùng kiểu dữ liệu nếu không chương trình sẽ báo lỗi. Sau đây là một số lệnh so sánh dữ liệu kiểu Byte Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Lệnh so sánh giá trị hai byte IN1 và IN2.Trạng thái tiếp điểm là đóng khi IN1=IN2 IB,QB,MB,VB,SMB,SB,LB, AC,*VD,*AC,*LD,Constand. Byte Lệnh so sánh giá trị hai byte IN1 và IN2.Trạng thái tiếp điểm là đóng khi IN1IN2 IB,QB,MB,VB,SMB,SB,LB, AC,*VD,*AC,*LD,Constand. Byte Lệnh so sánh giá trị hai byte IN1 và IN2.Trạng thái tiếp điểm là đóng khi IN1>IN2 IB,QB,MB,VB,SMB,SB,LB, AC,*VD,*AC,*LD,Constand. Byte Lệnh so sánh giá trị hai byte IN1 và IN2.Trạng thái tiếp điểm là đóng khi IN1=>IN2 IB,QB,MB,VB,SMB,SB,LB, AC,*VD,*AC,*LD,Constand. Byte Lệnh so sánh giá trị hai byte IN1 và IN2.Trạng thái tiếp điểm là đóng khi IN1< IN2 IB,QB,MB,VB,SMB,SB,LB, AC,*VD,*AC,*LD,Constand. Byte Lệnh so sánh giá trị hai byte IN1 và IN2.Trạng thái tiếp điểm là đóng khi IN1< = IN2 IB,QB,MB,VB,SMB,SB,LB, AC,*VD,*AC,*LD,Constand. Byte 3 Tập Lệnh Bộ Tạo Thời Gian Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu TON Txx IN PT Đây là lệnh đếm thời gian kích hoạt khi đầu vào kích là ON. Khi giá trị đếm tức thời trong thanh ghi CT >= giá trị đặt trước trong thanh ghi PT thì bit trạng thái của bộ timer Txxx sẽ ON. Khi tín hiệu đầu vào EN là OFF thì bit Txxx sẽ chuyển trạng thái sang OFF và giá trị tức thời trong CT sẽ được set về 0. Khi đầu vào EN là ON thì giá trị tức thời trong thanh ghi CT sẽ tăng dần đến 32676 trừ khi đầu EN là OFF. Txxx : hằng số Word EN : đầu vào kích Bool PT : IW,QW,VW, MW,SMW,T,C, Constand,LW,SW, AIW,*AC,*VD, *LD,AC Interger Bộ TONR cũng hoạt động tương tự nhưng bit trạng PT : IW, QW,VW, Interger thái và thanh ghi CV vẫn giữ nguyên khi đầu vào MW,SMW,T,C, EN là OFF trừ khi có lệnh reset bộ TONR. Hằng số Constand,LW,SW, Txxx có thể được sử dụng như một toán hạng kiểu AIW,*AC, Int để lấy giá trị tức thời và toán hạng kiểu Bit *VD,*LD,AC Bit Txxx có cùng trạng thái với đầu vào EN,tại thời điểm này giá trị trong thanh ghi CT = 0. Tại thời điểm khi có tín hiệu sườn xuống của đầu vào EN giá trị trong thanh ghi sẽ tăng dần đến khi CT = PT thì Txxx xuống mức thấp đồng thời CT giữ nguyên giá trị đến khi có tín hiệu sườn lên mới tại đầu vào EN.Có thể xoá giá trị trong CT và Txxx bằng lệnh Reset. PT : IW,QW,VW, MW,SMW,T,C, Constand,LW,SW, AIW,*AC, *VD,*LD,AC Interger 4 Tập LệnhBộ Đếm Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Bộ đếm lên CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào CU tức là đếm số lần thay đổi trạng thái từ 0 lên 1 của đầu vào CU. Số sườn xung đếm được, được ghi vào thanh ghi C-word. Nội dung của thanh ghi C-word được gọi là giá trị đếm tức thời luôn được so sánh với giá trị đặt trước PV. Khi C-word >= PV thì C-bit được set lên 1, còn nếu không thì giá trị C-bit = 0. Khi đầu vào R có mức 1 thì bộ đếm sẽ được reset về 0 cả C-word và C-bit. Bộ đếm ngừng đếm khi C-word đạt giá trị cực đại là 32767. Cxxx : hằng số Word CU,R: đầu vào cho phép đếm Bool PT: IW,QW,VW, MW,SMW,T,C, Constand,LW,SW, AIW,*AC,*VD, *LD,AC Interger Khai báo bộ đếm tiến/lùi, đếm tiến theo sườn lên của tín hiệu đầu vào CU và đếm lùi theo sườn lên của tín hiệu đầu vào CD. Khi giá trị đếm tức thời C- word >= PV thì C-bit có giá trị logic 1, ngược lại C- bit có giá trị logic 0. Bộ đếm ngừng đếm tiến khi giá trị C-word đạt 32767 và ngừng đếm lùi khi giá trị C-word đạt cực tiểu là - 32767 Cxxx : hằng số Word CU,R :đầu vào cho phép đếm Bool PT : IW,QW,VW, MW,SMW,T,C, Constand,LW,SW, AIW,*AC,*VD, *LD,AC Interger Khai báo bộ đếm lùi theo sườn lên của tín hiệu đầu vào CD. Khi có sườn lên của tín hiệu đầu vào LD thì giá trị đặt trước PV được tải vào thanh ghi tức thời C-word, khi có sườn lên của tín hiệu vào CD thì giá trị trong C-word giảm đi 1 đơn vị đến khi C- word = 0 thì C-bit được sét lên 1. Nếu C-word ≠ 0 thì C-bit = 0. Cxxx : hằng số Word CU,R :đầu vào cho phép đếm Bool PT : IW,QW,VW, MW,SMW,T,C, Constand,LW,SW, AIW,*AC,*VD, *LD,AC Interger 5.Tập lệnh toán học Tập lệnh toán học của S7-200 được chia làm hai nhóm chính gồm các lệnh toán học làm việc với số nguyên và các lệnh làm việc với số thực. Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Cộng hai số nguyên 16 bit đầu vào IN1, IN2, kết quả lưu vào vùng nhớ 16 bit tại đầu ra OUT IN1, IN2: VW,IW,QW, MW, SW, SMW, T, C, AC, LW, AIW, Constant, *VD, *LD, *AC INT OUT : VW, IW, QW, MW, SW, SMW, T, C, LW, AC, *VD, *LD, *AC INT Trừ hai số nguyên 16 bit đầu vào IN1, IN2, kết quả lưu vào vùng nhớ 16 bit tại đầu ra OUT IN1, IN2 :VW,IW,QW, MW, SW, SMW, T, C, AC, LW, AIW, Constant, *VD, *LD, *AC INT OUT : VW, IW, QW, MW, SW, SMW, T, C, LW, AC, *VD, *LD, *AC INT Nhân hai số nguyên 16 bit đầu vào IN1, IN2, kết quả lưu vào vùng nhớ 16 bit tại đầu ra OUT IN1, IN2 :VW,IW,QW, MW, SW, SMW, T, C, AC, LW, AIW, Constant, *VD, *LD,*AC INT OUT : VW, IW, QW, MW,SW, SMW, T, C, LW, AC, *VD, *LD, *AC INT Chia hai số nguyên 16 bit đầu vào IN1, IN2, kết quả lưu vào vùng nhớ 16 bit tại đầu ra OUT IN1, IN2 :VW,IW,QW, MW, SW, SMW, T, C, AC, LW, AIW, Constant, *VD, *LD,*AC INT OUT : VW, IW, QW, MW,SW, SMW, T, C, LW, AC, *VD, *LD, *AC INT Giá trị đầu ra OUT bằng giá trị đầu vào cộng 1 mỗi khi có tín hiệu vào chân EN IN : VB, IB, QB, MB, SB,SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC BYTE OUT : VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC BYTE Giá trị đầu ra OUT bằng giá trị đầu vào trừ 1 mỗi khi có tín hiệu vào chân EN IN VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC BYTE OUT VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC BYTE 6. Các lệnh dịch chuyển dữ liệu: Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Dịch chuyển dữ liệu kiểu byte từ đầu vào IN đến đầu ra OUT IN: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant,*VD, *LD, *AC BYTE OUT: VB, IB, QB, MB,SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC BYTE Dịch chuyển dữ liệu kiểu từ đơn từ đầu vào IN đến đầu ra OUT IN: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, Constant, AC, *VD, *AC, *LD WORD, INT OUT : VW, T, C, IW, QW, SW, MW, SMW, LW, AC, AQW, *VD, *AC, *LD WORD, INT Dịch chuyển dữ liệu kiểu từ kép từ đầu vào IN đến đầu ra OUT IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, HC, &VB, &IB, &QB, &MB, &SB, &T, &C, &SMB, &AIW, &AQW AC, Constant, *VD, *LD, *AC DWORD, DINT OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC DWORD, DINT Dịch chuyển dữ liệu kiểu số thực từ đầu vào IN đến đầu ra OUT IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC REAL OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC REAL 7.Tập làm việc với bảng dữ liệu Các lệnh làm việc với bảng dữ liệu gọi tắt là lệnh bảng, có thể nhập dữ liệu và sắp xếp số lượng trong bảng. Bảng được định nghĩa là một mảng từ đơn được xếp liền nhau bắt đầu từ địa chỉ thấp nhất tính từ đầu bảng đến địa chỉ cao nhất tính đến cuối bảng. Hai từ đơn đầu tiên dùng để quản lý bảng, dữ liệu được ghi vào bảng bắt đầu từ từ đơn thứ ba trong bảng, mỗi từ đơn chứa một dữ liệu, một bảng có thể chứa tối đa 100 dữ liệu không kể hai từ đơn đầu tiên, vậy mỗi bảng có độ dài tối đa là 204 byte. Kiểu dữ liệu trong bảng là kiểu INT. Từ đầu bảng ký hiệu là TL chứa kích thước của bảng, từ thứ hai ký hiệu EC dùng để quản lý các dữ liệu hiện có trong bảng. Các lệnh bảng gồm có: Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Lệnh ghi thêm vào bảng một dữ liệu kiểu từ đơn có nội dung được xác định bằng toán hạng DATA. Toán hạng TBL dùng để xác định bảng tức từ đầu tiên của bảng. Nếu bảng đầy thì EC = TL và bit SM1.4= 1 . Dữ liệu đưa vào sẽ được xếp xuống các dữ liệu đã có. Khi lệnh thực hiện xong thì nội dung của EC tăng lên 1. DATA:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, Constant, *VD, *LD, *AC INT TBL: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, *VD, *LD *AC WORD Lệnh thực hiện việc tìm kiếm trong bảng bắt đầu từ chỉ số vị trí INDX, PTN chứa giá trị cần tìm kiếm. CMD là luật tìm kiếm có giá trị 1-4 tương ứng = , ≠ , >,<. Nếu dữ liệu được tìm thấy thì biến INDX sẽ có chỉ vào vị trí chứa dữ liệu. Để tìm dữ liệu tiếp theo INDX sẽ tăng giá lên 1 đơn vị. Nếu TBL VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, *VD, *LD, *AC WORD không tìm thấy INDX sẽ có giá trị bằng EC PTN:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, AIW, LW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC INT INDX: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *LD, *AC WORD CMD : Constant BYTE Lệnh lấy dữ liệu đầu tiên trong bảng ra khỏi bảng chứa trong DATA, các dữ liệu dưới được dồn lên trên để lấp chỗ trống và EC giảm đi 1 đơn vị. Nếu bảng trống nghĩa là EC = 0 và SM1.4 =1 TBL:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, *VD, *LD, *AC WORD DATA:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AC, T, C, AQW, *VD, *LD, *AC INT Lệnh lấy dữ liệu cuối cùng trong bảng ra khỏi bảng chứa trong DATA, các dữ liệu dưới được dồn lên để lấp chỗ trống và EC giảm đi 1 đơn vị. Nếu bảng trống nghĩa là EC = 0 và SM1.4 =1 TBL:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, *VD, *LD, *AC WORD DATA:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AC, T, C, AQW, *VD, *LD, *AC INT Lệnh điền giá trị vào bảng từ một từ đơn IN bắt đầu bằng từ đơn OUT IN:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, Constant, *VD, *LD, *AC INT N:VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC BYTE OUT:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AQW, *VD, *LD, *AC INT 8. Tập lệnh phép toán biến đổi logic: Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Thực hiện lệnh ADD giữa các bit của hai byte đầu vào IN1 và IN2, kết quả chứa trong byte đầu ra OUT IN1, IN2: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE OUT:VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD BYTE Thực hiện lệnh OR giữa các bit của hai byte đầu vào IN1 và IN2, kết quả chứa trong byte đầu ra OUT IN1, IN2: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE OUT:VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD BYTE Thực hiện lệnh XOR giữa các bit của hai byte đầu vào IN1 và IN2, kết quả chứa trong byte đầu ra OUT IN1, IN2: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE OUT:VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD BYTE Lệnh đảo giá trị từng bit trong byte đầu vào IN và kết quả chứa trong byte đầu ra OUT. Thường IN và OUT có cùng đìa chỉ IN1, IN2: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *AC, *LD BYTE OUT:VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD BYTE Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Lệnh chuyển đổi một số nhị_ thập phân IN sang số nguyên và chứa kết quả vào OUT. IN : 0 - 9999 IN (LAD, FBD): VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, Constant, *VD, *AC, *LD WORD OUT : VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *LD, *AC WORD Lệnh chuyển đổi một số nguyên IN sang số nhị_thập phân và chứa kết quả vào OUT. IN: 0 - 9999 IN (LAD, FBD): VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, Constant, *VD, *AC, *LD WORD OUT: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *LD, *AC WORD 9.Tập lệnh biến đổi kiểu dữ liệu Lệnh chuyển đổi một số nguyên 32 bit IN sang số thực 32 bit, kết quả chứa trong OUT IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, HC, AC, Constant, *VD, *AC, *LD DINT OUT:VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC REAL Lệnh chuyển đổi một số thực 32 bit IN sang số nguyên 32 bit, kết quả chứa trong OUT IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC REAL OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC DINT Lệnh chuyển đổi một số thực 32 bit sang số nguyên có dấu 32 bit IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC REAL OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *AC, *LD DINT Lệnh chuyển đổi một số nguyên 16 bit sang số nguyên 32 bit IN: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, Constant, *VD, *LD, *AC INT Lệnh chuyển đổi một số nguyên 32 bit sang số nguyên 16 bit. OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC DINT IN: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, Constant, *VD, *LD, *AC INT Lệnh chuyển đổi giá trị byte sang giá trị word 16 bit. IN VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *AC, *VD, *LD BYTE OUT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *LD, *AC INT Lệnh chuyển đổi giá trị word 16 bit sang giá trị byte. OUT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *LD, *AC INT IN VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *AC, *VD, *LD BYTE 10 Tập Lệnh Làm Việc Với Thời Gian Thực Lệnh đọc /ghi giá trị thời gian thực dùng để làm việc với thời gian thực dựa vào đồng hồ hệ thống của PLC. Các giá trị đọc hoặc ghi được là các giá trị ngày, tháng năm, giờ, phút, giây. Các dữ liệu đọc/ghi có độ dài 1 byte và mã hoá dưới dạng số BCD, chúng nằm trong bộ đệm 8 byte và được mô tả như sau : Byte Mô tả Giá trị Kiểu dữ kiệu T Year 0 ÷ 99 BCD T+1 Month 1 ÷ 12 BCD T+2 Day 1 ÷ 31 BCD T+3 Hour 0 ÷ 23 BCD T+4 Minute 0 ÷ 59 BCD T+5 Second 0 ÷ 59 BCD T+6 0 0 0 T+7 Day of week 1 ÷ 7 BCD Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Lệnh đọc thời gian thực vào bộ đệm 8 byte từ đồng hồ hệ thống được chỉ định bằng toán hạng T T: VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, *VD, *AC, *LD BYTE Lệnh ghi nội dung của bộ đệm 8 byte được chỉ định bởi toán hạng T vào đồng hồ thời gian thực T: VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, *VD, *AC, *LD BYTE 11 Tập lệnh điều khiển chương trình Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Lệnh nhảy JMP thực hiện việc chuyển quyền điều khiển đến nhãn n được khai báo bằng lệnh LBL. Lệnh nhảy JMP không cho phép chuyển quyền điều khiển từ chương trình chính vào các chương trình con và chương trình ngắt và ngược lại n: 0 ÷ 63 (CPU21X) 0 ÷ 255 (CPU22X) WORD Lệnh gọi chương trình con và chuyển quyền điều khiển đến chương trình con từ chương trình chính. N: 0 to 63 CPU 22x WORD Cấu trúc lệnh FOR…NEXT dùng để thực hiện những chức năng vòng lặp trong chương trình. Toán hạng INIT chỉ điểm khởi phát và FINAL chỉ điểm kết thúc, INDX lưu số vòng lặp tức thời. Mỗi vòng lặp được kết thúc bởi lệnh NEXT. Các lệnh FOR…NEXT có thể lồng vào nhau nhưng số lệnh lồng không được vượt quá 8. Sau khi kết thúc một vòng lặp giá trị của INDX tăng lên một đơn vị đến khi bằng với giá trị của FINAL thì quá trình lặp kết thúc. INDX,:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *LD, *AC INT INIT VW, IW, QW, MW, SW, SMW, T, C, AC, LW, AIW, Constant, *VD, *LD, *AC INT FINAL:VW,IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, AIW, Constant, *VD, *LD, *AC INT 12: Lệnh quay dịch thanh ghi Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Lệnh dịch phải (SHR_B) hay lệnh dịch trái (SHL_B) thực hiện dịch chuyển các bit đầu vào IN đi N lần sang phải hay sang trái, kết quả được lưu vào đầu ra OUT. Lệnh shift điền giá trị 0 vào vị trí các bit bị dịch chuyển đi, bit cuối cùng bị đẩy ra ngoài và đưa vào bit báo tràn SM1.1, bit báo kết quả. Bit báo kết quả 0 sẽ bằng 1 nếu giá trị trong byte đó bằng 0. IN (LAD, FBD):VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC BYTE N: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC BYTE OUT: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC BYTE Lệnh quay phải (ROR_B) hay lệnh dịch trái (ROL_B) thực hiện dịch chuyển các bit đầu vào IN đi N lần sang phải hay sang trái, kết quả được lưu vào đầu ra OUT. Tại mỗi lần quay giá trị của bit cuối cùng (bit 0) được đưa vào bit SM1.1 đồng thời đưa vào bit đầu tiên (bit 7) của byte đó nếu là quay phải và ngược lại đối với quay trái. Bit báo kết quả 0 sẽ bằng 1 nếu giá trị trong byte đó bằng 0. IN (LAD, FBD):VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC BYTE N: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC BYTE OUT: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC BYTE Kiểu ngắt Tín hiệu ngắt CPU 221 CPU 222 CPU 224, 224XP CPU 226, 226XP 0 Ngắt theo sườn lên của I0.0 Y Y Y Y 1 Ngắt theo sườn xuống của I0.0 Y Y Y Y 2 Ngắt theo sườn lên của I0.1 Y Y Y Y 3 Ngắt theo sườn xuống của I0.1 Y Y Y Y 4 Ngắt theo sườn lên của I0.2 Y Y Y Y 5 Ngắt theo sườn xuống của I0.2 Y Y Y Y 6 Ngắt theo sườn lên của I0.3 Y Y Y Y 7 Ngắt theo sườn xuống của I0.3 Y Y Y Y 8 Ngắt để nhận ký tự ở Port 0 Y Y Y Y 9 Ngắt để báo việc truyền dữ liệu đã hoàn tất của Port 0 Y Y Y Y 10 Ngắt thời gian 0, SMB34 Y Y Y Y 11 Ngắt thời gian 1, SMB35 Y Y Y Y 12 Ngắt theo HSC0, khi giá trị tức thời bằng giá trị đặt trước CV = PV Y Y Y Y 13 Ngắt theo HSC1, khi giá trị tức thời bằng giá trị đặt trước CV = PV Y Y 14 Ngắt theo HSC1, khi có tín hiệu báo đổi hướng đếm từ bên ngoài Y Y 15 Ngắt theo HSC1, khi có tín hiệu Reset từ ngoài Y Y 16 Ngắt theo HSC2, khi giá trị tức thời bằng giá trị đặt trước CV = PV Y Y 17 Ngắt theo HSC2, khi có tín hiệu báo đổi hướng đếm từ bên ngoài Y Y 18 Ngắt theo HSC2, khi có tín hiệu Reset từ ngoài Y Y 19 PLS0: Ngắt báo hoàn tất việc đếm xung Y Y Y Y 20 PLS1: Ngắt báo hoàn tất việc đếm xung Y Y Y Y 21 Ngắt theo bộ định thời T32 khi giá trị đếm tức thời CV = PT Y Y Y Y 22 Ngắt theo bộ định thời T96 khi giá trị đếm tức thời CV = PT Y Y Y Y 23 Ngắt báo hoàn tất việc nhận một gói tin ở Port 0 Y Y Y Y 24 Ngắt báo hoàn tất việc nhận một gói tin ở Port 1 Y Y 25 Ngắt để nhận ký tự ở Port 1 Y Y 26 Ngắt để báo việc truyền dữ liệu đã hoàn tất của Port 1 Y Y 27 Ngắt theo HSC0, khi có tín hiệu báo đổi hướng đếm từ bên ngoài Y Y Y Y 28 Ngắt theo HSC0, khi có tín hiệu Reset từ ngoài Y Y Y Y 29 Ngắt theo HSC4, khi giá trị tức thời bằng giá trị đặt trước CV = PV Y Y Y Y 30 Ngắt theo HSC4, khi có tín hiệu báo đổi hướng đếm từ bên ngoài Y Y Y Y 31 Ngắt theo HSC4, khi có tín hiệu Reset từ ngoài Y Y Y Y 32 Ngắt theo HSC3, khi giá trị tức thời bằng giá trị đặt trước CV = PV Y Y Y Y 33 Ngắt theo HSC5, khi giá trị tức thời bằng giá trị đặt trước CV = PV Y Y Y Y Y Y Y Y 13 Tập lệnh sử lý ngắt Các chế độ ngắt và xử lý ngắt cho phép thực hiện các quá trình tốc độ cao, phản ứng kịp thời với các sự kiện diễn ra bên trong và bên ngoài. Nguyên tắc cơ bản của một chế độ xử lý ngắt cũng giống việc thực gọi một chương trình con, chỉ khác là chương trình con được gọi chủ động còn chương trình ngắt được gọi một một cách bị động bằng tín hiệu báo ngắt. Khi có một tín hiệu báo ngắt chương trình sẽ tổ chức gọi và thực hiện chương trình xử lý ngắt hay hệ thống tổ chức xử lý tín hiệu ngắt đó. Do thực hiện chương trình xử lý ngắt một cách bị động từ tín hiệu báo ngắt nên hệ thống phải hỗ trợ thêm cho công việc như: cất giữ nội dung ngăn xếp, nội dung thanh ghi AC và và các bit nhớ đặc biệt, tổ chức xếp hàng ưu tiên cho các tín hiệu trong trường hợp chúng chưa kịp xử lý. Thứ tự ưu tiên của các kiểu ngắt Thứ tự của các kiểu ngắt đã được cứng hoá từ trước theo thứ tự tín hiệu nào có trước thì xử lý trước. Nếu cùng một lúc có nhiều tín hiệu báo ngắt thì chương trình sẽ tổ chức xếp hàng đợi theo thứ tụ ưu tiên sau: Nhóm ngắt truyền thông Nhóm ngắt vào ra (kể cả HSC và ngắt truyền xung PLS) Ngắt thời gian Tại mỗi thời điểm chỉ có một chương trình xủ lý ngắt được thực hiện, khi một chương trình xử lý ngắt đang thực hiện mà có một tín hiệu báo ngắt khác thì chương trình vẫn tiếp tục xử lý chương trình xử lý ngắt đó đến khi kết thúc mới chuyển sang xử lý tín hiệu ngắt đó. Bảng hàng đợi lớn nhất mà mỗi CPU có thể có: Nhóm ưu tiên 212 214 215 216 221 222 224 226 Ngắt truyền thông 4 4 4 8 4 4 4 8 Ngắt vào ra 4 16 16 16 16 16 16 16 Ngắt thời gian 2 4 8 8 8 8 8 8 Riêng đối với tín hiệu báo ngắt truyền thông mặc dù chưa được xử lý nhưng ký tự nhận được và bit kiểm tra chẵn lẻ vẫn được ghi nhớ lại trong bộ đệm kèm theo đúng thứ tự của tín hiệu báo ngắt Bit start 7 (8) bit của ký tự Parity Bit stop * Khai báo chế độ ngắt: Kích tín hiệu báo ngắt cho chế độ ngắt tương ứng ( khai báo bằng lệnh ATCH). Soạn thảo nội dung của chương trình ngắt trong khối INT_x. Có thể gộp nhiều tín hiệu báo ngắt vào cùng một chương trình (chính hoặc con) nhưng một tín hiệu báo ngắt chỉ có duy nhất một chương trình xử lý ngắt. Khi hủy tín hiệu báo ngắt bằng tín hiệu DISI thì các ngắt vẫn tiếp tục nằm vào hàng đợi đến khi có tín hiệu kích ngắt ENI. * Chương trình xử lý ngắt: Cũng như chương trình con mỗi chương trình xử lý ngắt đều có một nhãn riêng được đánh dấu tại điểm đầu của chương trình. Nhãn này được khai báo bằng lệnh INT. Tất cả các lệnh nằm giữa nhãn và lệnh quay về không điều kện RETI đều thuộc nội dung của chương trình xử lý ngắt. Có thể kết thúc chương trình xử lý ngắt sớm hơn bằng lệnh CRETI nhưng lệnh RETI vẫn là lệnh kết thúc chương trình xử lý ngắt tuy nhiên lệnh này không cần khai báo. Chương trình xử lý ngắt cần phải được viết một cách tối ưu, càng ngắn càng tốt. Lệnh Mô tả Toán hạng Kiểu dữ liệu Lệnh khai báo chế độ ngắt INT: khối ngắt hay chương trình xử lý ngắt EVENT: kiểu ngắt INT: 0 – 127 EVENT: CPU21x: 0 – 26 CPU22x: 0 - 33 BYTE Lệnh huỷ ngắt cục bộ tương ứng với kiểu ngắt EVENT EVENT: CPU21x: 0 – 26 CPU22x: 0 - 33 BYTE Lệnh kích ngắt toàn cục hay thực hiện các chương trình ngắt Không Không Huỷ tất cả các ngắt cùng một lúc Không Không Lệnh thoát tức thời khỏi chế độ ngắt khi chương trình ngắt chưa kết thúc Không Không Lệnh kết thúc chương trình ngắt Không Không CHƯƠNG III. ỨNG DỤNG PLC S7-200 CPU224 VIẾT LADDER CHO TAY MÁY GẮP SẢN PHẨM 3.1 Bảng địa chỉ I/O cho cơ cấu Ký hiệu Địa chỉ Chú thích S0 I0.0 Nút nhấn mở máy, thường hở (NO) S1 I0.1 Nút nhấn tắt máy, thường đóng (NC) S2 I0.2 Nút dừng khẩn, thường đóng (NC) S3 I0.3 Cảm biến Ta phát hiện tay máy ở trên S4 I0.4 Cảm biến Tb phát hiện tay máy ở dưới S5 I0.5 Cảm biến Tc phát hiện tay máy ở bên trái S6 I0.6 Cảm biến Td phát hiện tay máy ở bên phải S7 I0.7 Cảm biến PDA phát hiện có sản phẩm K0 Q0.0 Rơ le điều khiển khởi động hệ thống K1 Q0.1 Rơ le trung gian điều khiển đi xuống K2 Q0.2 Rơ le trung gian điều khiển gắp /nhả K3 Q0.3 Rơ le trung gian điều khiển đi lên K4 Q0.4 Rơ le trung gian điều khiển sang phải K5 Q0.5 Rơ le trung gian điều khiển sang trái K6 Q0.6 Công tắc tơ điều khiển động cơ kéo băng tải H1 Q1.0 Đèn báo động cơ hoạt động H2 Q1.1 Đèn báo động cơ dừng 3.2 Chương trình LAD của mô hình 3.3 Sơ đồ đấu dây mô hình CHƯƠNG IV KẾT LUẬN Qua thời gian thực hiện đồ án với đề tài “Điều khiển tay máy gắp sản phẩm”. là cơ hội để chúng em củng cố kiến thức đã học trên nhà trường đồng thời phát huy tính sáng tạo và khả năng giải quyết công việc theo yêu cầu đặt ra , tiếp xúc và làm quen với thàn tựu khoa học kỹ thuật của chuyên nghành tự động hóa nói riêng và của nền công nghiệp hiện đại nói chung. Đây là một đề tài không mới, đã có nhiều thế hệ đi trước tìm hiểu và phát triển, vì vậy chúng em có nhiều thuận lợi trong việc tìm kiếm tài liệu tham khảo, nhưng vì thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên trong đồ án sẽ còn nhiều thiếu sót, rất mong được sự chỉ bảo và góp ý của thầy cô và các bạn. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn cô: Th.s Phạm Thị Hồng Hạnh đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này ! Hà nội ngày 06 tháng 06 năm 2014