Thiết kế mô hình bãi đậu xe tự động

ơng trình Ladder gồm 2 cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các ký hiệu công tăcõ logic và rơle logic tạo thành một nhánh mạch điện lôgic nằm ngang. Ở đây logic đều được biểu diễn bằng 3 công tắc thường mở, một công tắc logic thường đóng và một rơle logic (ngõ ra logic động cơ). Điều cần thiết cho công việc thiết kế cho chương trình Ladder là phải lập tài liệu về hệ thống và mô tả hoạt động của chúng một cách nhanh chóng và đúng đắn. 2.6.2. Ngõ vào và ngõ ra: Ngõ vào và ngõ ra là các bộ nhớ một bít, các bit có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái ngõ ra/vào vật lý, ngõ vào nhận trực tiếp tín hiệu cảm biến và ngõ ra là các rơle, transistor, triac. Các ngõ vào ra cần được ký hiệu và đánh số để có địa chỉ xác định và duy nhất mỗi hãng sản xuất có cách đánh số riêng nhưng về ý nghĩa thì cơ bản là giống nhau. PLC X17 y17 Ngõ vào Ngõ ra X0 Xn Y0 Yn 2.6.3. Rơ le (---( )---): Thực chất là một bộ nhớ 1 bit và có tác dụng như rơle phụ trợ vật lý trong mạch điều khiển dùng rơle truyền thống nên được gọi là rơle logic. Theo thuật ngữ máy tính Rơle còn được gọi là cờ, được ký hiệu là M và được đánh số thập phân M0 ; M500 ; ...M800). * Phân loại rơle logic: Rơle chốt (Latched Relay): rơle được chốt là rơle duy trì được trạng thái khi không cấp điện cho PLC. Loại rơle này được ứng dụng trong trường hợp sau: Nếu nguồn cung cấp điện bị hỏng khi PLC đang ở trạng thái hoạt động thì tất cả các ngõ ra đều tắt (Off), trạng thái off vẫn được duy trì trừ trường hợp chúng được kích hoạt khi PLC được cấp điện trở lại để thực hiện được trạng thái đó trong chương trình thì ta không kích trực tiếp các ngõ ra mà phải dùng rơle đựơc chốt làm trạng thái trung gian kích các ngõ ra. Rơle trạng thái (State Relay): được sử dụng chuyên dùng trong điều khiển trình tự và thường được gọi là trạng thái STL ( Step Ladder) cờ trạng thái ký hiệu là S và được đánh số thập phân S0; S10; S22. Rơle chuyên dùng (Special Relay): Rơle dùng để điều khiển và quan sát trạng thái hoạt động bên trong PLC và được gọi là cờ chuyên dùng . + Cờ chuyên dùng giám sát M8000 : M8000 = 1Û PLC đang ở trạng thái chạy (Run) . M8002 : M8002 = 1Û PLCđang chuyển trạng thái từ Stop đến Run. M8013 .Xung clock 1 giây nghĩa là trạng thái chuyển đổi tuần tự với chu kỳ một giây. + Cờ chuyên dùng điều khiển . M 8003: lên 1 thì tất cả các trạng thái ngõ ra được duy trì khi PLC dừng hoạt động. M 8200: Dùng để điều khiển bộ đếm lên xuống . 2.6.4. Thanh ghi (Register): Thực chất là bộ nhớ 16 bit và được dùng để lưu trữ số liệu, thanh ghi được kí hiệu là D và được đánh số thập phân: D0;D200; D800 ;D 8002 Phân loại: Thanh ghi dữ liệu (Data Register): Thanh ghi loại này được dùng để lưu trữ dữ liệu thông thường trong khi tính toán dữ liệu trên PLC. Thanh ghi chốt (Latched Register): Thanh ghi này có khả năng duy trì nội dung (chốt) cho đến khi nó được ghi chồng bằng một nội dung mới, khi PLC chuyển từ trạng thái RUN sang STOP thì dữ liệu trong các thanh ghi vẫn được duy trì. Thanh ghi chuyên dùng (Special Register): Dùng để lưu trữ kết quả dữ liệu điều khiển và giám sát trạng thái hoạt động bên trong PLC thường dùng kết hợp với các cờ chuyên dùng các thanh ghi này có thể sử dụng trong chương trình Ladder, ngoài ra các trạng thái hoạt động của hệ thống PLC hoàn toàn có thể xác định được . Thanh ghi tập tin (Thanh ghi bộ nhớ chương trình Program Memory Register): Chiếm từng khối 500 bước bộ nhớ chương trình được sử dụng đối với các ứng dụng mà chương trình điều khiển cần xử lý nhiều số liệu (các thanh ghi RAM có sẵn không đủ đáp ứng). Thanh ghi điều chỉnh được từ biến trở bên ngoài (External Adjusting Register): trên các PLC có sẵn các biến trở dùng để điều chỉnh nội dung của một số thanh ghi dành riêng nội dung các thanh ghi này có giá trị từ 0 ® 255 tương ứng với vị trí biến trở tối thiểu và tối đa. Thanh ghi chỉ mục ( Idex Register ): Thanh ghi này dùng để hiệu chỉnh chỉ số của các toán hạng logic (Thanh ghi, cờ, bộ đếm, bộ định thì...) một cách tuỳ động. Kí hiệu là V, Z. Dl : Thanh ghi đã được đánh số cố định . D lv : Thanh ghi được đánh số tuỳ động nghĩa là : D lv = D (l + v) 2.6.5. Bộ đếm: Bộ đếm (counters): Được dùng để đếm các sự kiện, bộ đếm trên PLC được gọi là bộ đếm logic vì nó là bộ nhớ, trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý số lượng bộ đếm có thể sử dụng tùy thuộc loại PLC. Kí hiệu là C và cũng được đánh số thập phân C0; C 128 ; C225 ... Phân loại: Bộ đếm lên: nội dung của bộ đếm tăng 1khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm Bộ đếm xuống: nội dung bộ đếm giảm1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm Bộ đếm lên-xuống: nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm1, tùy thuộc cờ chuyên dùng cho phép chiều đếm, khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm. Bộ đếm pha: bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay xuống tùy thuộc vào sự lệch pha của hai tín hiệu xung kích bộ đếm, thường dùng với encoder. Bộ đếm tộc độ cao: bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao, 20 KHz trở xuống tùy thuộc số lượng, bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời. Bộ đếm loại này còn được chế tạo riêng trên modul chuyên dùng; khi đó tần số đếm có thể đạt đến 50KHz Các loại bộ đếm trên có thể là : Bộ đếm 16 bít: bộ đếm 16 bít thường là bộ đếm chuẩn bộ đếm này có thể đếm được khoảng giá trị từ -32.768 đến +32.767 Bộ đếm 32 bít bộ đếm 32 bít có thể là bộ đếm chuẩn, nhưng nó thường là bộ đếm tốc độ cao và bộ đếm tốc độ cao trên modul chuyên dùng. Bộ đếm chốt: bộ đếm có đặc tính này có khả năng duy trì nội dung đếm, ngay cả khi PLC không được cấp điện; có nghĩa là, khi PLC được cấp điện trở lại, bộ đếm này có thể tiếp tục thực hiện chức năng đếm tại con số đếm trước đó. 2.6.6. Bộ định thời gian (Timer): Được dùng để định thời các sự kiện, bộ định thời trên PLC được gọi là bộ định thời logic vì nó là bộ nhớ trong của PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ định thời vật lý, số lượng bộ định thời tuỳ thuộc vào PLC. Thực chất nó là bộ đếm xung với chu kì thay đổi, chu kì xung kích bằng đơn vị ms (mili giây) hoặc ms và được gọi là độ phân giải. Ý nghĩa của độ phân giải là bộ định thời có độ phân giải càng cao thì sẽ định thời được thời gian lớn. Kí hiệu là T và cũng được đánh số thập phân: T0; T 200 ; T246. Phân loại: Người ta phân loại theo độ phân giải Độ phân giải 100 ms Û khoản thời gian định thì từ 0,1 ® 3276,7s Độ phân giải 10 ms Û khoản thời gian định thì từ 0,01 ® 327,67s Độ phân giải 1 ms Û khoản thời gian định thì từ 0,001 ® 32,767s 2.6.7. Tập lệnh trong PLC. Kỹ thuật lập trình cho PLC phổ biến nhất là vẽ sơ đồ Ladder thể hiện mạch logic (logic Ladder) sau đó chuyển đổi sang chương trình dòng lệnh (Instructions). Những lệnh có thể được nhập từ thiết bị chuyên dùng lập trình nối với PLC qua cổng lập trình (Programming port). Các lệnh này có dạng tương tự như lệnh của ngôn ngữ assemply, nhưng tham số có liên quan đến ngõ vào, ngõ ra, thanh ghi, bộ đếm, bộ định thời và các tác vụ khác. Tập lệnh bao gồm lệnh cơ bản (Basic Instructions) và lệnh ứng dụng. Lệnh ứng dụng được lập trình từ các lệnh cơ bản thực hiện những tác vụ cấp cao hơn (24 bộ lệnh) và được cập nhật thường xuyên. Tập lệnh của các hãng khác nhau thì không giống nhau về từ khoá (tên lệnh) nhưng tương tự nhau về hoạt động. Lệnh được tạo bởi 2 phần: Tên lệnh và tham số lệnh. Lệnh cơ bản chỉ có thể chỉ có tên lệnh, thực hiện chức năng rẽ nhánh, hợp nhánh. Ngoài tên lệnh còn có thêm một hoặc hai tham số thực hiện các chức năng cơ bản. Lệnh ứng dụng có ít nhất một tham số gồm tham số nguồn và tham số đích. + Tham số nguồn nhận tác động của lệnh. + Tham số đích dùng để lưu kết quả tác động của lệnh tương ứng. 2.7 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU TRÊN PLC. 2.7.1. Cơ chế hoạt động. Khi chương trình được nạp vào PLC chúng được đặt trong 1 vùng nhớ riêng được gọi là bộ nhớ chương trình. Bộ xử lý có thanh ghi bộ đếm lệnh dùng để trỏ đến lệnh kế tiếp sẽ được thi hành khi CPU thực thi 1 lệnh nào đó. Khi 1 lệnh được lấy từ CPU thì nó được đặt vào thanh ghi lệnh để giải mã thành các vi lệnh bên trong CPU. Ram ngõ Vào Ngõ logic X0 0 X1 0 X2 1 RAM ngõ ra Ngõ logic Y0 0 Y1 0 Y2 1 X00o X001 Khối ngõ vào y000 y001 y002 Khối ngõí ra Chương trình điều khiển Ram hay EEPROM Bước Lệnh 000 LDX000 001 ANDX001 002 OUTY000 - - N END Thực hiện sao chép vaì tråí vãö âáöu chæång trçnh Hệ thống bus Trạng thái ngõ vào được lưu vào Ram Trạng thái ngõ ra được lưu vào khối ngõ ra CPU ALU Thanh Ghi Thanh ghi lệnh LD X000 Bộ đệm lệnh 000 Ngõ vào Ngõ ra Xử lý tín hiệu trong CPU Khi PLC được sử dụng đặt sang chế độ chạy chương trình (Run model) thì bộ đếm lệnh chỉ đến 0000, vị trí lệnh đầu tiên như hình vẽ trên. Bộ vi xử lý lấy lệnh ra giải mã và thi hành lệnh, trường hợp này là LDx000. Bộ vi xử lý kiểm tra phần tử đầu tiên của mạch logic, công tắc thường mở và ngõ vào x000. Trạng thái của ngõ vào được giữ trong cổng đệm của ngõ vào. Vì vậy CPU sẽ quét bộ nhớ RAM và ghi trạng thái x000 vào bộ nhớ tạm. Sau đó bộ đếm chương trình sẽ tự động tăng giá trị lên 1 để chỉ đếm lệnh kế tiếp ANDx001 và thực thi lệnh này. Bộ xử lý lại tiếp tục quét Ram ngõ vào để biết trạng thái x001 thực hiện lệnh logic AND cho x000 và x001 và lưu kết quả tạm thời. Kế tiếp bộ đếm chương trình tăng lên đến giá trị x003, lệnh OUT y000 được thi hành và CPU chuyển kết quả logic của tác vụ trước đó, tác vụ x000 và x001 vào Ram cho ngõ ra y000. Hoạt động này cứ tiếp tục như thế cho đến khi toàn bộ chương trình được đặc lại giá trị 0000, chương trình được thi hành tức là gặp lệnh END và bộ đếm chương trình đặt lại giá trị 0000, chương trình được thi hành (quét) lại từ đầu, nghĩa là theo chu kì liên tục. Bộ đếm chương trình có thể tăng 1 khoảng giá trị (không tăng lên 1 như thường lệ) do lập trình bằng lệnh nhảy (lệnh JMP) vì thế đoạn chương trình sẽ không được xử lý. 2.7.2. Phương pháp xử lý: -Có 2 phương pháp xử lý tín hiệu vào/ra trên PLC: + Cập nhật liên tục. + Xử lý 1 khối. 2.7.2.1 Phương pháp cập nhật liên tục: Trong phương pháp này, CPU phải mất 1 khoảng thời gian để đọc trạng thái của các ngõ vào sẽ được xử lý. Khoảng thời gian trên thường là 3ms, nhằm tránh tác động xung nhiễu gây ra bởi công tắc ngõ vào. Các ngõ ra được kích trực tiếp (nếu có) theo sau tác vụ kiểm tra logic. Trạng thái các ngõ ra được chốt trong khối ngõ ra, nên trạng thái của chúng được duy trì đến lần cập nhật kế tiếp. Bắt đầu theo thứ tự Lấy Lệnh Giải Mã Và Thực Hiện Lệnh Đầu Tiên Kiểm Tra Trạng Thái Các Công Tắc Ngõ Vào Chuyển Sang Lệnh Kế Tiếp Kiểm Tra Trạng Thái Ngõ Ra Chuyển Sang Lệnh Kế Tiếp Cập Nhật 2 Kích Hoạt Ngõ Ra V.V... »5ms Thời gian quét ngõ vào đáp ứng 3ms 5ms 3ms 5ms 3ms 2.7.2.2. Phương pháp xử lý 1 khối: Trường hợp các PLC loại lớn có hàng trăm ngõ vào ra, vì CPU chỉ xử lý xung lệnh trong chương trình. Trạng thái của từng ngõ vào được kiểm tra riêng biệt để xác định sự ảnh hưởng của nó lên chương trình, theo trên khi khoảng thời gian để thực hiện tác vụ này là 3ms và tổng thời gian quét toàn bộ chương trình gọi là chu kì quét hay thời gian quét sẽ tăng tỉ lệ thuận khi số ngõ vào tăng Bắt đầu theo thứ tự Lưu tất cả các trạng Thái ngõ vào bộ Nhớ RAM Lấy lệnh giải mã và Thực hiện lệnh Lưu tất cả các trạng Thái ngõ vào trong bộ Nhớ RAM vào khối Ngõ ra và trạng thái các ngõ vào trong bộ nhớ RAM. Thời gian phụ thuộc Vào độ lớn toàn bộ chương trình (1 bước mất khoảng 5ms) Mất khoảng thời gian cố định 5ms Thời gian quét ngõ vào và đáp ứng Để sự thực thi chương trình được nhanh hơn, việc cập nhật trạng thái ngõ vào và ngõ ra có thể được thực hiện tại 1 thời điểm đặc biệt nào đó trong quá trình xử lý chương trình. Ở đây 1 vùng nhớ RAM được dùng như vùng nhớ đệm giữa CPU với khối ngõ vào ra. Từng ngõ vào và ra được cấp phát 1 ô nhớ trong vùng RAM này. Trong khi lưu trạng thái các ngõ vào/ra vào RAM, CPU quét khối ngõ vào và lưu trạng thái của chúng vào RAM, tác vụ này được thực hiện vào đầu và cuối chu kì quét chương trình. Khi chương trình được thực hiện, trạng thái của các ngõ vào đã lưu trong RAM được đọc ra các tác vụ logic được thực hiện theo các trạng thái trên, và kết quả trạng thái của các ngõ ra được lưu vào RAM ngõ ra. Sau đó vào cuối chu kì quét, quá trình cập nhật trạng thái vào/ra chuyển tất cả tín hiệu ngõ ra từ RAM vào khối ngõ ra tương ứng, kích các ngõ ra trên khối vào/ra. Khối ngõ ra được chốt, nên chúng vẫn duy trì trạng thái cho đến khi chúng được cập nhật ở chu kì quét kế tiếp. Tác vụ cập nhật trạng thái vào ra trên được thực hiện bởi CPU bằng một đoạn chương trình con được lập sẵn bởi nhà sản suất. Như vậy chương trình con sẽ được thực hiện vào cuối chu kì quét hiện hành và đầu chu kì quét kế tiếp. Lúc đó trạng thái của các ngõ vào/ra được cập nhật. Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số ngõ vào/ra sử dụng nhưng nó thường là vài ms. Thời gian thực thi chương trình chu kì quét phụ thuộc vào độ lớn của chương trình điều khiển. 2.8 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH S7 - 200. 2.8.1 Cấu hình cứng. Như trên đã nói PLC (Programmable Logic Control), là thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. 2.8.1.1 CPU 226: * Hình ảnh thực tế -Nguồn cung cấp: 24 DC - Ngõ vào số: 24 DI DC - Ngõ ra số : 16 DO Relay - Bộ nhớ chương trình: 24KB -Bộ nhớ dữ liệu: 10KB 2 PPI/FREEPORT PORTS - 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: 24 DI / 16DO. - Số đầu vào / ra số cực đại ( nhờ lắp ghép thêm Modul số mở rộng: DI/DO/MAX: 128 / 120 / 248 -Số đầu vào / ra tương tự ( nhờ lắp ghép thêm Modul Analog mở rộng: AI/AO/MAX: 28 / 7/ 35 hoặc 0 / 14 / 14. -Kích thước: Rộng x Cao x sâu : 196 x 80 x 62. * Mô tả các đèn báo trên S7 - 200, CPU226: SF (đèn đỏ ): Báo hiệu hệ thống bị hỏng . Đèn SF sáng lên khi PLC có hỏng hóc RUN ( đèn xanh): Chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy. STOP (đèn vàng ): Chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại. Ix.x (Đèn xanh) :Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng Ix.x (x.x =0.0 đến 1.5).Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị lôgic của cổng. Qy.y (Đèn xanh ): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng. Qy.y (y.y = 0.0 đến 0.1 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. 2.8.1.2. 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 thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ 300 đến 38.400. Chân Giải thích Đất 5 4 3 2 1 n n n n n n n n n 9 8 7 6 24 V DC Truyền và nhận dữ liệu Không sử dụng Đất 5V DC(Điện trở trong 100W) 24 V DC (tối đa 120Ma) Truyền và nhận dữ liệu Không sử dụng Hình 2.8.1: Sơ đồ chân của cổng truyền thông Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc họ PG7xx có thể sử dụng 1 cáp nối thẳng qua MPI. Cáp này đi kèm theo máy lập trình. Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/485. 2.8.1.3. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC. Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên bên cạnh các cổng ra của S7- 200. Có 3 vị trí cho phép chọn. RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC S7 - 200 sẽ rời khỏi chế độ RUN sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc chương trình gặp lệnh STOP. STOP cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp 1 chương trình mới. TERM cho phép máy lập trình tự quyết định 1 trong các chế độ làm việc của PLC (RUN/STOP). 2.8.1.4. Chỉnh định tương tự. Điều chỉnh tương tự: cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi trong chương trình. 2.8.1.5. Nguồn nuôi bộ nhớ và nguồn pin Nguồn nuôi dùng để ghi trong chương trình hoặc nạp 1 chương trình mới. Nguồn pin có thể sử dụng để mở rộng thời gian lưu trữ cho các dữ liệu trong bộ nhớ. Nguồn pin tự động chuyển trạng thái tích cực nếu như tụ nhớ cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ không bị mất đi. 2.8.2. Cấu trúc bộ nhớ : 2.8.2.1. Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ của S7 - 200 chia thành 4 phần với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong 1 khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn nuôi. Bộ nhớ S7 – 200 có tính năng động cao, đọc và ghi trong toàn vùng nhớ. Chương trình Tham số Dữ liệu Vùng đối tượng Tham số Dữ liệu Tham số Dữ liệu Chương trình Chương trình Tụ Hình 2.4: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200 EEPROM Miền nhớ ngoài _ Vùng chương trình: là miền nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương trình (có thể đọc/ghi được). Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như từ khoá, địa chỉ trạm (cũng có thể đọc ghi/được). Vùng dữ liệu: được dùng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả phép tính, bộ đệm truyền thông... Vùng đối tượng :timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra. Vùng này không thuộc kiểu đọc/ghi được. Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện chương trình, do vậy sẽ được trình bày chi tiết tiếp theo sau đây. 2.8.2.2. Vùng dữ liệu: Vùng dữ liệu là 1 miền nhớ động. Nó có thể truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word) hoặc theo từng từ kép. Được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, hàm truyền thông, lập bảng... Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì dữ liệu kiểu bảng thường chỉ sử dụng theo những mục đích riêng. Vùng dữ liệu được chia thành những vùng nhớ nhỏ, được ký hiệu như sau: · V - Variable memory {miền nhớ có thể thay đổi(đọc/ghi) được} · I - Input image register (vùng đệm cổng vào) · O - Ouput image register (vùng đệm cổng ra) · M - Internal memory bits (vùng nhớ nội) · SM - Special memory bits.(vùng nhớ đặc biệt(đọc/ghi)} Tất cả các miền này đều được truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn, từng từ kép. * Hình sau đây mô tả vùng dữ liệu của CPU212 và CPU214. CPU212 CPU214 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 V0 V0 : : V1023 V4095 Miền V (Đọc/ghi) Vùng đệm cổng vào(I) (Đọc/ghi) I0.x(x= 0¸7) I0.x(x= 0¸7) : : I7.x (x= 0¸7) I7.x (x= 0¸7) Vùng đệm cổng vào (Q) (đọc/ghi). Q0.x(x= 0¸7) Q0.x(x= 0¸7) : : Q7.x (x= 0¸7) Q7.x (x= 0¸7) Vùng nhớ nội (M) ( Đọc/Ghi). M0.x(x= 0¸7) M0.x(x= 0¸7) : : M115.x (x= 0¸7) M31.x (x= 0¸7) Vùng nhớ đặc biệt SM (chỉ đọc) SM0.x(x= 0¸7) SM0.x(x= 0¸7) : : SM29.x (x= 0¸7) SM29.x (x= 0¸7) Vùng nhớ đặc biệt (đọc/ghi) SM130.x(x= 0¸7) SM30.x(x= 0¸7) : : SM45.x (x= 0¸7) SM85.x(x= 0¸7) Địa chỉ truy nhập được quy ước theo công thức : Truy nhập theo bít :Tên miền + địa chỉ byte + . + chỉ số bít. Vd :V150.4 chỉ bit 4 của byte 150 thuộc miền V. Truy nhập theo byte : Tên miền + B + địa chỉ của byte trong miền . Vd : VB150 chỉ byte 150 thuộc miền V . Truy nhập theo từ Tên miền + W + địa chỉ của bytecao của từ trong miền. Vd: VW150 chỉ từ đơn gồm hai byte 150 va 151 thuộc miền V. Trong đó byte 150 đóng vai trò la byte cao trong từ. VB150 (byte cao) VB151 ( byte thấp ) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 VW150 Truy cập theo từ kép : Tên miền + D + địa chỉ byte cao của từ trong miền. Vd:VD150 chỉ từ kép gồm 4 byte 150,151,152 và 153 thuộc miền V. VD150 Bit 63 32 31 16 15 8 7 0 VB150(Byte cao) VB151 VB152 VB153(Byte thấp) Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều có thể truy nhập được bằng con trỏ. Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc của thanh ghi AC1, AC2, AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte. Phép gán địa chỉ và sử dụng con trỏ như trên cũng có tác dụng với những thanh ghi 16 bit của timer, bộ đếm thuộc vùng đối tượng sẽ được trình bày dưới đây. 2.8.2.3. Vùng đối tượng: Vùng đối tượng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi, timer, bộ đệm, các bộ đệm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi Accumulator (AC). Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng đối tượng đó. 2.8.3. Thực hiện chương trình: PLC thực hiện chương trình theo trình tự lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc 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 bằng lệnh kết thúc (MEND) sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra 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 1) Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo 2) Thực hiện chương trình 3)Truyền thông và tự kiểm tra lỗi Hình 2.8.3 Vòng quét (scan) trong S7-200 Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với 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 thì hệ thống sẽ dừng mọi công việc khác ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này 1 cách trực tiếp với cổng vào/ra. Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như 1 bộ phận cuả chương trình, chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét. 2.9 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 2.9.1 Phương pháp lập trình: - S7-200 biểu diễn một mạch lôgic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm một tập dãy các lệnh. S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng. Một vòng như vậy được gọi là vòng quét (scan). - Một vòng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình. Scan cycle kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7 - 200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông. - Cách lập trình cho S7 - 200 nói riêng và cho các PLC của Siemens nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản: Phương pháp hình thang (Ladder Logic viết tắt thành LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt thành STL). 2.9.1.1. Định nghĩa về LAD: LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thành phầìn cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle. Trong chương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh lôgic như sau: -Cuộn dây (coil): Là biểu tượng ( ) mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cùng cấp cho rơle. Hộp (box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer) , bộ đếm (Counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải mắc đúng chiều dòng điện. Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về nguồn cung cấp. Dòng điện chạy từ trái qua các tiếp điểm đống đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn. 2.9.1.2. Định nghĩa về STL: Phương pháp liệt kê lệnh (STL) là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những câu lệnh hình thức biểu diển một chức năng của PLC. Để tạo ra một chương trình dạng STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 Bít ngăn xếp logic của S7-200, ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bít chồng lên nhau .như hình vẽ sau: S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 Stack 0- bit đầu tiên hay bit trên cùng của ngăn xếp Stack 1- bit thứ hai của ngăn xếp Stack 2- bit thứ ba của ngăn xếp Stack 3- bit thứ bốn của ngăn xếp Stack 4- bit thứ năm của ngăn xếp Stack 5- bit thứ sáu của ngăn xếp Stack 6- bit thứ bảy của ngăn xếp Stack 7- bit thứ tám của ngăn xếp Stack 8- bit thứ chín của ngăn xếp Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bít đầu tiên hoặc với bít đầu và bít thứ hai của ngăn xếp. Khi phối hợp hai bít đầu tiên của ngăn xếp, thì ngăn xếp sẽ được kéo lên một bít. 2.9.2. Tập lệnh của S7-200 Tập lệnh của S7-200 được 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 (lệnh vô điều kiện). Các lệnh chỉ thực hiện được khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá tri logic bằng 1 (lệnh có điều kiện). Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong tập lệnh. Cả hai phương pháp LAD và STL sử dụng ký hiệu I để chỉ định việc thực hiện tức thời (immediately), tức là giá trị được chỉ định trong lệnh vừa được chuyển vào thanh ghi ảo đồng thời được chuyển tới tiếp điểm được chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh được thực hiện chứ không phải chờ tới giai đoạn trao đổi tới ngoại vi của vòng quét. Điều đó khác với lệnh không tức thời là giá trị được chỉ định trong lệnh chỉ được chuyển vào thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh. * Các lệnh vào ra của chương trình Dạng lệnh Mô tả chức năng lệnh và toán hạng LAD n Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi có giá trị logic bit bằng 0, và sẽ mở khi có giá trị logic bằng 1. Toán hạng : n : I,Q,M, SM, T,C,V (bit) STL LDN n LAD n Tiếp điểm thường hở sẽ được đóng nếu giá trị logic bằng 1 và sẽ hở nếu giá trị logic bằng 0. Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V(n) STL LD n LAD Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp. Nếu dòng cung cấp có tiếp điểm đảo thì nó ngắt mạch, và ngược lại. STL NOT LAD Lệnh nhận biết trạng thái chuyển từ 0 lên 1 trong một chu kì quét. Khi chuyển từ 0 lên 1 thì sẽ cho thông mạch. STL EU LAD Lệnh nhận biết sự chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 trong một chu kì quét. Khi chuyển từ 1 xuống 0 thì thông mạch. STL ED LAD Cuộn dây ở đầu ra sẽ được kích thích khi có dòng điều khiển đi ra STL = n LAD Dùng để đóng một mảng gồm n tiếp điểm kể từ giá trị ban đầu bit Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB, SMB, VB, AC, *VD, *AC, Const STL S S_bit n LAD Dùng để ngắt một mảng gồm n tiếp điểm kể từ giá trị ban đầu bit Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB, SMB,VB, AC, *VD, *AC, Const STL R S_bit n Bảng 2.4 Các lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ Dạng lệnh Mô tả chức năng lệnh và toán hạng L A D MOV_B EN IN OUT Sao chép nội dung của byte IN sang OUT Toán hạng :IN:VB, IB, QB,MB, SMB, SB, AC,Cons, *VD,*AC OUT:VB,IB,QB, MB, SMB, SB, AC, *VD, *AC STL MOVB IN OUT L A D MOV_W EN IN OUT Sao chép nội dung của Word IN sang OUT Toán hạng :IN:VW,T,C,IW,QW, MW, SMW, SW AC, AIW,Const,*VD,*AC OUT:VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AQW, *VD, *AC STL MOVW IN OUT L A D MOV_D EN IN OUT Sao chép nội dung của Dword (Double Word) IN sang OUT IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, HC, *VD, *AC, &VB, &IB, &QB, &MB, &T, &C, &SB, Const OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, AC, *VD, *AC STL MOVD IN OUT L A D MOV_R EN IN OUT Sao chép nội dung của Real (số thực) IN sang OUT. Toán hạng : IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, AC, Cons, *VD,*AC OUT:VD, ID, QD, MD, SMD, SD, AC, *VD, *AC STL MOVR IN OUT CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ BÃI ĐẬU XE 3.1 GIỚI THIỆU BỘ CẢM BIẾN: 3.1.1. Định nghĩa: Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng có thể đo được (như dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng...). Nó là thành phần quan trọng nhất trong một thiết bị đo hay trong một hệ điều khiển tự động. Cúng có mặt trong các hệ thống phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng chống ô nhiễm môi trường và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, ôtô, trò chơi điện tử, v.v.. 3.1.2. Cảm biến quang: Nguyên tắc hoạt động: Chùm tia sáng Tia hồng ngoại, tia tử ngoại có đặc tính là sóng điện từ nên đều có tính chất lưỡng tính sóng hạt, ta quan sát thí nghiệm: Kính lọc sắt Theo hiệu ứng Compton khi các phôton ánh sáng có tần số thích hợp đập lên bề mặt Katôt, các electron trên bề mặt điện cực Katôt bị kích thích tích luỹ thêm năng lượng đủ lớn để thắng được công liên kết, nó sẽ bức ra khỏi bề mặt Katôt đi về phía Anôt làm tăng độ dẫn điện của phôt quang điện, kết quả là gây ra sự tăng dòng điện trong mạch đi từ Anôt sang Katôt. Hiệu ứng này dùng chuyển đổi quang năng thành điện năng nên nó còn gọi là hiệu ứng quang điện. WP = h.f (Năng lượng của ánh ánh sáng) WP = WL + WĐ (Năng lượng để phá vở liên kết đồng hoá trị) WL + WĐ = WB =>WP ³ WB Vùng dẫn WB WG Vùng cấm WL Vùng hoá trị 3.1.2.2. Nguồn sáng: Tia hồng ngoại là một loại ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Nó là dạng khác của bức xạ điện từ, tồn tại ngay dưới vùng ánh sáng đỏ có thể nhìn thấy trong dải phổ ánh sáng của bức xạ diện từ. Ngoài hồng ngoại và ánh sáng có thể nhìn thấy được còn có loại ánh sáng thứ ba gọi là tia tử ngoại tồn tại phía trên vùng ánh sáng tím của ánh sáng có thể nhìn thấy trong dải phổ ánh sáng. Giống như ánh sáng có thể nhìn thấy, tia hồng ngoại có thể truyền qua không khí, nước, các ống thuỷ tinh, ống nhựa. Các thiết bị dùng để phát ra tia hồng ngoại là một Led dặc biệt gọi là Led hồng ngoại. 3.1.2.2.1 Led hồng ngoại: Khi được phân cực thuận cho tiếp giáp P-N thì năng lượng giải phóng do tái hợp điện tử - lỗ trống ở gần P-N của led sẽ phát sinh phôton hồng ngoại. Led hồng ngoại dùng để phát sáng hồng ngoại. Vật liệu chế tạo nó là GaAs với vùng cấm có độ rộng 1,43eV tương ứng với bức xạ khoảng 950nm. Led hồng ngoại có hiệu suất lượng tử cao hơn so với loại led phát ra ánh sáng thấy được, vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với sóng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bấn dẫn để đi ra ngoài. Led hồng ngoại không phát sóng cho lợi điểm trong các thiết bị kiểm soátvì không gây sự chú ý. Thời gian đáp ứng nhỏ cở ns, phổ ánh sáng hoàn toàn xác định, độ tin cậy cao và độ bền tốt. Thông lượng tương đối nhỏ (»102mw) và nhạy với nhiệt độ là nhược điểm hạn chế phạm vi sử của đèn. 3.2 Phân loại cảm biến: Các loại cảm biến được chia thành những phương pháp sau: 3.2.1 Cảm biến phát hiện những chùm tia truyền qua: Gồm một cặp cảm biến (Một đầu thu một đầu phát) đặt đối xứng nhau. Thông thường đầu ra của cảm biến thu giống tín hiệu vào của cảm biến phát. Khi có vật chắn ngang qua chùm tia của đầu phát không sẽ không tới được đầu thu lúc đó tín hiệu của đầu thu thay đổi so với tín hiệu của đầu phát. Đặc điểm và ứng dụng: + Đo được khoảng cánh xa + Hoặt động tốt với mọi địa hình Hoặc động ổn định, an toàn 3.2.2 Cảm biến phát hiện những chùm tia phản xạ: * Đầu phát và thu được gộp chung trong một bộ cảm biến, thường thi tín hiệu phát ra truyền đi một khoảng cố định sẽ bị phản xạ ngược lại đi lại vào đầu thu nên tín hiệu đầu phát và đầu thu giống nhau. Khi có vật chắn ngang thì tín hiệu trên đầu thu thay đổi sẽ so sánh thay đổi so với đầu phát. * Đặc điểm và ứng dụng: + Khoảng cánh đo trung bình + Dễ lắp đặt + Gọn nhẹ 3.2.3 Cảm biến phản xạ khuyết tán: Giống như cảm biến phản xạ, cả đầu phát và đầu thu cảu cảm biến phản xạ khuyết tán được gộp chung trong một bộ cảm biến. Thông thường tín hiệu phát ra từ đầu phát sẽ lan truyền đi trong không gian và không tới được đầu thu. Khi có vật chắn ngang tín hiệu phát sẽ bị phản xạ tới đầu thu làm tín hiệu trên đầu thu thay đổi. Đặc điểm và ứng dụng: + Dễ lắp đặt + Chỉ phát hiện một mặt . 3.2.4 Cảm biến dùng sợi dẫn: Dùng các sợi quang dẫn để truyền ánh sáng. Đặc điểm và ứng dụng: + Phát hiện được những vật nhỏ + Lắp đặt thuận tiện ở những nơi khó khăn. + Gọn nhẹ + Thích nghi với mọi địa hình. 3.3 Các ứng dụng của cảm bién thường gặp trong thực tế: Điều khiển từ xa Xác định vật cản Xác định vị trí. Hinh ảnh cảm biến quang Hiện nay có rất nhiều loại cảm biến quang được ứng dụng trong công nghiệp và đời sống thường nhật. Trong đề tài, em chỉ đề cập đến loại cảm biến quang sử dụng phương pháp phát hiện các chùm tia truyền qua E3JM-10M4. Các thông số kỹ thuật của E3JM-10M4: Phương pháp phát hiện Chùm tia truyền qua Điện áp cung cấp 12 ¸ 240V-DC ± 10% 24 ¸ 240V-AC ± 10%, f = 50 ¸ 60Hz Công suất tiêu thụ Max 3W Khoảng cách phát hiện 10m Đối tượng phát hiện được Cực tiểu 16mm Góc định hướng 3 ¸ 200 Đầu ra điều khiển Đầu ra rơle: 250V-AC, Imax 3A (cosj = 1) Min 5V-DC, I = 10mA Thời gian đáp ứng Đầu ra rơle cực đại 30ms Độ nhạy Cố định Chỉ thị Chỉ thị light màu đỏ, hoạt động màu xanh Nguồn sáng Led hồng ngoại (950nm) Thời gian sống Cơ khí: 50.000.000 phút, điện: 100.000 phút Độ chói xung quanh Hoạt động 3000max ở một điểm quang Nhiệt độ xung quanh Hoạt động: -250 ¸ 550C, lưu trữ: -300 ¸ 700 Đọ ẩm môi trường Hoạt động: 45% ¸ 85%, lưu trữ: 25% ¸ 95% Trở kháng cách ly Cực tiểu 20MW (500V-DC) Độ bền điện cực 2000V-AC; 50 ¸ 60Hz, 1 phút Khối lượng 240g 5.3. công tắc hành trình Là 1 loại công tắc, làm chức năng đóng cắt mạch điện, nó được đặt trên đường hoạt động của quá trình mở và đóng cửa sao cho khi cửa mở hết cỡ hoặc đóng hết cỡ sẽ tác động lên 2 công tắc hành trình đã được bố trí trong mô hình. Hành trình ở đây là chuyển động lên xuống của barie Khi công tắc hành trình được tác động thì nó sẽ cấp tín hiệu đến cho PLC để đóng, ngắt mạch nhằm thực hiện quá trình dừng đóng hoặc mở cửa. 3.5. Cấu tạo động cơ điện một chiều : - Cấu tạo: Gồm có hai phần chính: Phần tĩnh và phần quay Phần tĩnh: Cực từ chính: Là bộ phận tạo ra từ trường gồm có lõi thép và dây quấn kích từ. Lõi thép được ghép từ những lá thép mỏng đối với máy lớn, hoặc đúc thành từng khối đối với máy nhỏ. Cực từ phụ: Được đặt giữa các cực từ chính dùng trong các máy có công suất lớn để cải thiện đảo chiều, cực từ phụ không có mặt cực, lõi thép làm bằng thép khối trên thân cực từ phụ có một cuộn dây, cấu tạo giống như cực từ chính. Phần quay: Gồm lõi thép được ghép từ những lá thép kĩ thuật điện dày 0.5mm, để giảm tổn hao do dòng điện xoáy. Bên ngoài có rảnh để đặt dây quấn phần ứng. Dây quấn phần ứng: Là các dây đồng đặt bên trong rảnh phần ứng gồm nhiều phần tử, mỗi phần tử có nhiều vòng dây và hai đầu của mỗi phần tử được nối với hai phiến góp, các phần tử được nối với nhau tạo thành mạch kín. Cổ góp: (vành góp hay vành đổi chiều). Biến đổi dòng điện xoay chiều trong máy thành dòng một chiều ra ngoài, hoặc biến dòng một chiều từ bên ngoài thành dòng xoay chiều vào trong máy. Cổ góp có nhiều phiến góp bằng đồng, ghép cách điện nhau bằng Mica 0.4-1.2mm tạo thành hình tròn. Đuôi của phiến góp hơi nhô cao để hàn với các đầu dây của phần tử. 3.7 Bộ nguồn : 7824 7812 28v 0v 16v 2200mF(50V) 2200mF(50V) ~ ~ ~ ~ Biến áp ~ 220V +24V +12V + - - + Sơ đồ khối bộ chỉnh lưu Biến áp Chỉnh lưu Lọc Nguồn 220v ĐC 3.7.1 Biến áp: Đây là một máy biến áp 1 pha dùng để tạo ra điện áp mong muốn của người sữ dụng 3.7.2 Bộ chỉnh lưu: biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.Ở đây ta dùng mạch chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển. Nó có ưu điểm là giảm kích thước bộ chỉnh lưu,bộ lọc.Điện áp ra có độ nhấp nhô thấp, chất lượng điều khiển tốt hơn. 3.7.2.1 Sơ đồ chỉnh lưu,nguyên lý , dạng sóng: tải 220v U Sơ đồ chỉnh lưu 1 pha hình cầu Sơ đồ dạng sóng Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu Điện áp ngược lớn nhất mỗi điôt phải chịu Bộ lọc là thiết bị dùng để chỉnh lưu và phụ tải chức năng của bộ lọc cho dòng điện có tần số nào đi qua mà biên độ không bị suy giảm, để đảm bảo độ phẳng của điện áp, đồng thời làm suy giảm dòng điệ có tần số khác . MẠCH ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU ĐIỀU KHIỂN QUA PLC Nguyên lý hoặt động : - Tín hiệu tác động trực tiếp lấy từ các đầu ra đã định trước trong chương trình của PLC ( 24v) với giá trị cá tín hiệu quay thuận hay quay ngược. - Ban đầu , khi các rơle chưa có tín hiệu thì theo như sơ đồ nguyên lý trên ( nguồn 12 V ), chỉ có tín hiệu dòng điện âm ( - ) đi từ đầu dương đến đầu âm của động cơ mặc dù đã cấp điện áp 12V vào mạch. - Giả sử có tín hiệu xuất ra từ đầu ra của PLC theo chiều quay lên, lúc này rơle 1 có tín hiệu sẽ tác động, đưa công tắc từ vị trí thường đóng bên cực âm sang đóng bên cực dương, lúc này dòng điện đi từ chiều dương đến đầu dương của động cơ qua đầu âm đi về nguồn, động cơ có điện theo chiều thuận sẽ quay với chiều mong muốn, đến khi có giá trị điều khiển từ PLC tác động vào ( tức Reset ), động cơ mất điện, trả rơle về vị trí ban đầu. - Tương tự, giả sử có tín hiệu xuất ra từ đầu ra của PLC theo chiều quay xuống, lúc này rơle 2 có tín hiệu sẽ tác động, đưa công tắc từ vị trí thường đóng bên cức âm sang đóng bên cực dương, lúc này tín hiệu dòng từ áp 12V có sự thay đổi, đưa dòng điện đi từ chiều dương đến đầu âm của động cơ qua đầu dương đi về nguồn, động cơ có điện theo chiều nghịch sẽ quay với chiều mong muốn , đến khi có giá trị điều khiển từ PLC tác động vào ( tức Reset ). Động cơ mất điện trả rơle về vị trí ban đầu. 3.6 GIỚI THIỆU VỀ TIMER VÀ COUNTER: 3.6.1 Lệnh điều khiển Timer: Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển thường được gọi là khâu trễ. S7-200 từ CPU 214 trở lên có 128 Timer được chia làm hai loại khác nhau đó là : Timer tạo thời gian trễ không có nhớ có nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức không thì Timer sẽ bị Reset. Timer Txx này có thể Reset bằng hai cách đó là cho tín hiệu logic vào bằng không hoặc dùng lệnh R Txx (trong STL) để Reset lại timer Txx. Timer này được dùng để tạo thời gian trễ trong một thời gian liên tục kí hiệu là TON. Timer tạo thời gian trễ có nhớ có nghĩa là khi tín hiệu logic vào IN ở mức không thì Timer này không chạy nữa nhưng khi tín hiệu lên mức cao lại thì Timer lại tiếp tục chạy tiếp. Timer Txx này có thể Reset bằng cách dùng lệnh R Txx (trong STL) để Reset lại timer Txx. Timer này được dùng để tạo thời gian trễ trong một thời gian gián đoạn (trong nhiều khoảng thời gian khác nhau) kí hiệu là TONR. Cả hai loại Timer trên đều chạy đến giá trị đặt trước PT thì nó sẽ tự dừng lại nếu muốn cho nó hoạt động lại thì ta phải Reset Timer lại. Timer có những tính chất cơ bản sau : Các bộ Timer điều được điều khiển bởi một cổng vào và một giá trị đếm tức thời. Giá trị đếm tức thời được lưu trong một thanh ghi 2 Byte ( gọi là Tword) của Timer xác định khoảng thời gian trễ được kích. Giá trị đếm tức thời của Timer luôn luôn được so sánh với giá trị PT đặt trước. Ngoài thanh ghi 2 byte T-word lưu giá trị tức thời còn có một bit kí hiệu T-bit chỉ thị trạng thgái logci đầu ra giá trị logic này phụ thuộc vào kết quả so sánh giá trị đếm tức thời với giá trị đặt trước. Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước thì T-bit sẽ có giá trị logic bằng 1 ngược lại T-bit sẽ có giá trị logic bằng không. Time có 3 độ phân giải đó là 1ms 10ms và 100ms và phân bố của các Timer trong CPU214 như sau : Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại Tên Timer TON 1 ms 32767 T32; T96 10 ms 32767 T33®T36; T97®T100 100 ms 32767 T37®T63; T101®T127 TONR 1 ms 32767 T0; T64 10 ms 32767 T1®T4; T65®T68 100 ms 32767 T5®T31; T69®T95 * Các lệnh điều khiển Timer Dạng lệnh Mô tả chức năng lệnh L A D Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ khi giá trị đầu vào IN được kích. Nếu giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước thì T-bit bằng 1. Txx: CPU214: 32-63, 96-127 PT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Const, *VD, *AC. STL TON Txx PT L A D Khai báo Timer số hiệu xxx kiểu TOR để tạo thời gian trễ tính từ khi giá trị đầu vào IN được kích. Nếu giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước thì T-bit bằng 1 Txxx :CPU 214: 0-31, 64-95 PT:VW,T,C,IW, QW,MW,SMW, SW,AC,AIW, Const, *VD, *AC. STL TONR Txx PT Lệnh điều khiển Counter: Couter là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung trong S7-200. Các bộ đếm của S7-200 được chia làm 2 loại: Bộ đếm tiến (CTU) và bộ đếm tiến - lùi (CTUD). Bộ đếm tiến (CTU) đếm số sườn lên của tín hiệu logíc đầu vào tức là đếm số lần thay đổi trạng thái logíc từ 0 lên 1. Số sườn xung đếm được, được ghi vào thanh ghi 2 Byte của bộ đếm gọi là thanh ghi C-word. Nội dung của C-word, gọi là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, luôn được so sánh với giá trị đặt trước của bộ đếm, được ký hiệu là PV. Khi giá trị đếm tức thời bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt trước này tì bộ đếm báo ra ngoài bằng cách đặt giá trị lôgíc 1 vào một bit đặc biệt của nó, được gọi là C-bit. Trường hợp giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giá trị đặt trước thì C-bit có giá trị lôgíc 0. Chân nối với tín hiệu điều khiển xoá để thực hiện đặt lại chế độ khởi phát ban đầu (Reset) cho bộ đếm được ký hiệu bằng chữ R (trong LAD). Bộ đếm được reset khi tín hiệu xoà này có mức lôgíc 1 hoặc khi lệnh R được thực hiện với C-bit. Khi bộ đếm được Reset, cả C-bit và C-word đều nhận giá trị 0. Bộ đếm tiến - lùi (CTUD) đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm tiến, ký hiệu là CU trong LAD hoặc Bit thứ ba của ngăn xếp trong STL, và đếm lùi khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm lùi, ký hiệu là CD trong LAD hoặc bit thứ hai của ngăn xếp trong STL. CTUD cũng được đưa về trạng thái ban đầu bằng hai cách: Khi đầu vào của lôgíc của chân xoá, ký hiệu R trong LAD hoặc bit thứ nhất của ngăn xếp trong STL, có giá trị lôgíc 1. Bằng lệnh Reset với C-bit của bộ đếm. CTUD có giá trị đếm tức thời đúng bắng giá trị đang đếm và được ghi trong thanh ghi hai byte C-word của bộ đếm. Giá trị đếm tức thời luôn được so sánh với giá trị đặt trước PV của bộ đếm. Nếu giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước thì C-bit có giá trị lôgíc bằng 1. Còn các trường hợp khác C-bit có giá trị lôgíc bằng 0. Bộ đếm tiến CTU có miền giá trị đếm tức thời từ 0¸32.767. Bộ đếm tiến - lùi CTUD có miền giá trị đếm đếm tức thời là:- 32.768 ¸ 32.767. Dạng lệnh Mô tả chức năng lệnh L A D Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lên của CU. Khi giá trị đếm tức thời C-word Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PV, C-bit (Cxx) có giá trị lôgíc bằng 1. Bộ đếm được Reset khi đầu vào R có giá trị lôgíc bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm khi C-word Cxx đạt được giá trị cực đại 32.767 Cxxx: CPU214: 0 - 47, 80 -127 PV: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Const, *VD, *AC. STL CTU Cxx n L A D Khai báo bộ đếm tiến-lùi đếm tiến theo sườn lên của CU. Và đếm lùi theo sườn lên của CD. Khi giá trị đếm tức thời C-word Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PV, C-bit (Cxx) có giá trị lôgíc bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm tiến khi C-word Cxx đạt được giá trị cực đại 32.767 và ngừng đếm lùi khi đạt được giá trị cực tiểu -32.768. Bộ đếm được Reset khi đầu vào R có giá trị lôgíc bằng 1. Cxx :CPU 214: 48-79, PT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Const, *VD, *AC. STL CTUD Cxx n CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐẬU XE TỰĐỘNG 4.1 Yêu cầu công nghệ của bãi đậu xe được thiết kế: Bình thường nếu cảm biến phát hiện xe có tín hiệu sẽ nâng cổng bãi 1 hoặc 2 lên tùy theo loại xe vào bãi Khi có đủ số lượng xe (5 chiếc) thì sẽ vô hiệu hóa cảm biến xe vào Khi có xe ra thì mới cho xe vào Đèn chiếu sáng trong bãi sẽ bật lúc 18h đến 23h hằng ngày Khi có sự cố cháy nổ trong bãi sẽ bật còi báo hiệu và đồng thời mở tất cả các cửa ra vào 4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bãi đậu xe được thiết kế: Qua tìm hiểu một số bãi đỗ xe chuẩn ở trên, tuy nhiên trong giới hạn của đề tài thiết kế và điều kiện thực tế nên bãi đỗ xe của chúng em được thiết kế như sau: Xe được chia làm hai bãi đỗ riêng và có số lượng là hữu hạn : chiều cao = 2m đỗ bãi 2 Mỗi bãi xe có 2 cửa ra vào được điều khiển độc lập Phân luồng xe : + Để phân loại xe có độ cao dưới 2m ta đặt cảm biến 1 và cảm biến 10 nối tiếp nhau, cách nhau 1m và có độ cao dưới 2m + Để phân loại xe có độ cao trên 2m ta đặt cảm biến 2 và cảm biến 9 nối tiếp nhau , cách nhau 1m và có độ cao > 2m Ở mỗi cửa ra của 2 bãi ta đặt 2 cảm biến trước và sau của mỗi cửa 4.3.a Mặt bằng thiết kế Nguyên lý hoặt động : Khi có xe vào, nếu xe có chiều cao dưới 2m, cảm biến 1 và 9 đồng thời có tín hiệu sẽ tác động đến plc làm nâng cổng bãi 1 cho xe vào. Nếu xe có chiều cao trên 2m đi vào đến khi cảm biến 2 (CB2) và CB10 đồng thời có tín hiệu sẽ tác động đến plc làm nâng cổng vào bãi 2 để xe vào bãi. Xử lý cho bãi 1: để nhận biết số xe trong bãi 1 ta lắp cảm biến CB3 ở cổng vào và CB8 ở cổng ra. Mỗi barie khi nâng hạ đều có giới hạn nhờ 2 công tắc hành trình trên và dưới . Nếu trong bãi đã đủ số xe thì CB1 và CB9 sẽ bị vô hiệu hóa. Xử lý cho bãi 2: để nhận biết số xe trong bãi 2 ta CB4 ở cổng vào và CB6 ở cổng ra. Khi số xe trong bãi đã đủ thi CB2 và CB10 sẽ bị vô hiệu hóa. Khi có sự cố cháy nổ trong bãi thì CBnhiệt sẽ truyền tín hiệu đến plc làm cho còi kêu và đồng thời mở tất cả các cửa ra vào . Yêu cầu cần thiết : Giả sử khi cửa đang kéo xuống mà có xe vào ( tức CB1 và 9 hoặc CB2 và 10 tác động thì vẫn không ưu tiên cho quay lên để xe được vào vì bãi đỗ xe bị giới hạn bởi số lượng, do đó tạo sự quản lý an toàn hơn cho hệ thống. Ngược lại, ở cổng ra, khi có xe ra, CB5 hoặc CB7 phát hiện, động cơ kéo cửa lên. Khi xe ra đến cửa , CB6 hoặc CB8 phát hiện động cơ kéo cửa xuống , giả sử khi cửa đang kéo xuống mà có 1 xe nữa tiếp tục ra, CB5 hoặc CB7 phát hiện, sẽ xuất tín hiệu ưu tiên cho cửa quay lên lại để xe có thể ra. Giả sử bãi xe thấp hết chổ và bãi xe cao còn trống chổ thì khi xe thấp vào sẻ ưu tiên mở cửa cho đi vào bãi xe cao. 4.3.b Giao diện bãi đỗ xe trong đề tài Hình 4.4: Giao diện bãi đỗ xe của đề tài thiết kế CHƯƠNG 5 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG 5.1 Bảng phân công đầu vào đầu ra TT Symbol Address Comment 1 STARS I0.0 Nút ấn khởi động hệ thống 2 STOP I0.1 Nút ấn dừng hệ thống. 3 CB1 I0.2 CB phát hiện xe vào 4 CB2 I0.3 CB phát hiện xe vào cao hơn 4m 5 CB3 I0.4 CB đếm xe vào bãi 1 6 CB4 I0.5 CB đếm xe vào bãi 2 7 CB5 I0.6 CB phát hiện xe ra ở bãi 1 8 CB6 I0.7 CB phát hiện xe đã ra khỏi bãi1 9 CB7 I1.0 CB phát hiện xe ra ở bãi 2 10 CB8 I1.1 CB phát hiện xe đã ra khỏi bãi2 11 CTHT1 I1.2 Công tắc hành trình vị trí dừng khi nâng barie 1 12 CTHT2 I1.3 Công tắc hành trình vị trí dừng khi hạ barie 1 13 CTHT3 I1.4 Công tắc hành trình vị trí dừng khi nâng barie 2 14 CTHT4 I1.5 Công tắc hành trình vị trí dừng khi hạ barie 2 15 CTHT5 I1.6 Công tắc hành trình vị trí dừng khi nâng barie 3 16 CTHT6 I1.7 Công tắc hành trình vị trí dừng khi hạ barie 3 17 CTHT7 I2.0 Công tắc hành trình vị trí dừng khi nâng barie 4 18 CTHT8 I2.1 Công tắc hành trình vị trí dừng khi hạ barie 4 19 CB_NHIET I2.2 CB nhiệt 20 CB9 I2.3 21 CB10 I2.4 22 MOTO_L1 Q0.0 Động cơ nâng barie 1 lên 23 MOTO_L2 Q0.1 Động cơ nâng barie 2 lên 24 MOTO_L3 Q0.2 Động cơ hạ barie 3 lên 25 MOTO_L4 Q0.3 Động cơ hạ barie 4 lên 26 MOTO_X1 Q0.5 Động cơ hạ barie 1 xuống 27 MOTO_X2 Q0.6 Động cơ hạ barie 2 xuống 28 MOTO_X3 Q0.7 Động cơ hạ barie 3 xuống 29 MOTO_X4 Q1.0 Động cơ hạ barie 4 xuống 30 COI Q1.1 Còi báo 31 ĐÈN BÁO 1 Q1.3 Đèn báo hết chổ bãi 1 32 ĐÈN BÁO 2 Q1.4 Đèn báo hết chổ bão 2 33 DEN Q1.2 Đèn chiếu sáng 5.2 Lưu đồ thuật toán: 5.2.a Lưu đồ thuật toán khi có xe vào bãi 1: START S CB xe đã vào CB xe thấp đến S Đ +1 Đ Cổng 1 kéo xuống < 5 Cổng vào bãi 1 được kéo lên S HT dưới Đ S HT trên Cổng 1 dừng kéo xuống Đ Cổng bãi 1 dừng kéo lên END 5.2.b Lưu đồ thuật toán xe vào bãi 2: +1 Đ START Cổng 2 kéo xuống S CB xe cao đến S Đ HT dưới < 5 Đ Cổng 2 dừng kéo xuống Cổng vào bãi 2 được kéo lên S END HT trên Đ Cổng vào bãi 2 dừng kéo lên S CB xe đã vào 5.2.c Lưu đồ thuật toán xe ra bãi : Đ START Cổng ra kéo xuống S CB xe ra Đ S Cổng ra được kéo lên CTHT dưới S Đ CTHT trên Cổng ra dừng kéo xuống Đ Cổng ra dừng kéo lên END S -1 CB xe đã ra 5.2.d Lưu đồ thuật toán đèn chiếu sáng và sự cố cháy nổ: START START S S CB nhiệt độ Time 18h-23h Đ Đ Đèn chiếu sáng được bật Còi báo 4 cửa ra vào được mở a. Lưu đồ đèn chiếu sáng Đèn chiếu sáng b. Lưu đồ thuật toán cháy nổ 5.3 Chương trình điều khiển : KẾT LUẬN Sau 3 tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài với sự tận tình chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn tự động và đặc biệt là thầy NGUYỄN ANH DUY , cùng với sự nỗ lực của bản thân đến nay em đã hoàn thành đầy đủ các công việc mà đề tài tốt nghiệp yêu cầu. Trong quá trình làm việc em đã tích lũy được một số kiến thức để có thể nhanh chóng nắm bắt được những kiến thức cơ bán về PLC cũng như ứng dụng trong điều khiển để từ đó có thể nắm bắt được những công nghệ của bãi đậu xe ngoài thực tế. Điều khiển tự động là một lĩnh vực mới mẽ đối với sinh viên, nên trong thời gian vừa qua mặc dù cố gắng hết sức để hoàn thành đề tài của mình song không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong sự góp ý xây dựng của các thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn nữa. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn , cùng các thầy ở khoa điện trường Cao Đẳng Công Nghệ, cũng như các bạn bè đã cộng tác, giúp đỡ em hoàn thành tốt công việc. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện Đỗ Văn Mẫn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Mạng truyền thông công nghiệp. Hoàng Minh Sơn NXB KHKT 2005. 2. Tự động hoá với s7-200 : Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh NXB Nông Nghiệp, 1997 3. Tự động hoá với s7-300 : Nguyễn Doãn Phước , Phan Xuân Minh NXB KHKT , 2000. 4. Một số tạp chí tự dộng hoá ngày nay. 5. Khoá huấn luyện mạng PLC & hệ thống SCADA. Trung tâm ứng dụng công nghệ tin học và điều khiển CATIC 2001. 6. Simatic S7-300 Điều khiển hệ thống Đại học SPKT Tp Hồ Chí Minh . 7. Trang Web