Đồ án học phần 1A đề tài PLC

Đồ án học phần 1A

Đ ề tài PLC

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A PLC S7-200

Mục Lục

Mục Lục.....................................................................................................2

CHƯƠNG MỘT: TỔNG QUAN VỀ PLC...............................................3

1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC............................................................3

2. CẤU TRÚC - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC...................5

3. CÁC HOẠT ĐỘNG XỬ LÝ BÊN TRONG PLC...............................9

CHƯƠNG HAI: TÌM HIỂU SƠ LƯỢC VỀ PCL S7-200 CỦA SIEMEN

..................................................................................................................11

1. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG S7-200 .................................................11

2. CẤU TRÚC BỘ NHỚ S7-200............................................................14

CHƯƠNG BA: TÌM HIỂU TẬP LỆNH PLC S7-200 CỦA SIEMEN..16

1. CÁC LỆNH CƠ BẢN.........................................................................16

Bảng lệnh đếm lên, đếm xuống : ................................................................24

2. CÁC LỆNH NÂNG CAO...................................................................26

Nhóm lệnh so sánh : ....................................................................................27

CHƯƠNG BỐN: PHẦN MỀN LẬP TRÌNH PLC S7-200....................41

1. PHẦN MỀN CÀI ĐẶT Step 7 Micro Win V4.0...............................41

2.CÁCH SỪ DỤNG PHẦN MỀN Step 7 Micro Win............................45

CHƯƠNG NĂM: PHẦN MỀN MÔ PHỎNG PLC S7-200...................54

1. GIỚI THIỆU........................................................................................54

2. TRÌNH TỰ THỰC HIỆN KHI MÔ PHỎNG.....................................54

CHƯƠNG SÁU: ỨNG DỤNG PLC S7-200 TRONG MÔ HÌNH

THANG MÁY ........................................................................................60

1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH.....................................................................60

2. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH..................................61

3. QUY ƯỚC CÁC NGỎ RA – VÀO KHI KẾT NỐI PLC...................62

4. SƠ ĐỒ MẠCH LẬP TRÌNH TRONG STEP 7..................................62

5. CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH.........................................................67

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................69

GVHD: Nguyễn Đức Toàn NHÓM THỰC HIỆN

Phạm Song Toàn

Nguyễn Văn Thuần

Dương Đình Thế

2

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A PLC S7-200

CHƯƠNG MỘT: TỔNG QUAN VỀ PLC

1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC

PLC viết tắt của Programmable Logic Controlle, là thiết bị điều khiển lập trình

được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông

qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình

tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác

động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện

được đếm. Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều

khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục

“lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín

hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển

bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

- Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học .

- Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp .

- Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp .

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính, nối mạng, các

mô Modul mở rộng.

- Giá cả có thể cạnh tranh được.

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các

Logic thời gian .Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và

tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều

này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp . Các tập

lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định thời , thanh

ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các

máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều hơn.

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều

khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác

định bởi một chương trình . Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC,

PLC sẽ thực hiện viêc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay

đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình

bên trong bộ nhớ của PLC . Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện

một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối

hay Relay .

Hiện nay với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử đã cho phép chế tạo các

hệ vi xử lý liên tiếp, dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý, các bộ điêu khiển logic có khả

nẳng lập trình được (PLC) đã ra đời, cho phép khắc phục được rất nhiều nhược điểm

của các hệ điều khiển liên kết cứng trước đây, việc dùng PLC đã trở nên rất phổ biến

trong công nghiệp tự động hoá. Có thể liệt kế các ưu điểm chính của việc sử dụng

PLC gồm:

- Giảm bớt việc đấu nối dây khi thiết kế hệ thống, giá trị logic của nhiệm vụ điều

khiển được thực hiện trong chương trình thay cho việc đấu nối dây.

- Tính mềm dẻo cao trong hệ thống.

- Bộ nhớ: Cổng ngắt và đếm tốc độ cao khối vi xử lý trung tâm.

- Hệ điều hành Bộ đếm vào – ra Bộ định thời Bộ đếm Bit cơ Cổng vào ra

GVHD: Nguyễn Đức Toàn NHÓM THỰC HIỆN

Phạm Song Toàn

Nguyễn Văn Thuần

Dương Đình Thế

3

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A PLC S7-200

Onboard Quản lý ghép nối Bus của PLC

- Bộ nhớ vào ra:

Hình 1: Nguyên lý chung về cấu trúc của bộ PLC

GVHD: Nguyễn Đức Toàn NHÓM THỰC HIỆN

Phạm Song Toàn

Nguyễn Văn Thuần

Dương Đình Thế

Cổng

ngắt và

đếm tốc

độ cao

+ Khối vi

xử lý

trung tâm

+ Hệ điều

hành

Bộ đếm

vào-ra

Bộ định

thời

Bộ đếm

Bit cơ

Cổng

vào ra

Onboard

Quản lý ghép

nối

Bus của PLC

4

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A PLC S7-200

2. CẤU TRÚC - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC

a. Cấu trúc

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là :

Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ

ngoài EPROM ).

Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC .

Các Modul vào /ra.

Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm môt đơn vị lập trình bằng

tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa

đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung . Nếu đơn vị lập trình là đơn vị

xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã

được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với các

PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra

chương trình . Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …

Đối với PLC cỡ nhỏ các bộ phận thường được kết hợp thành một khối. Cũng có

một số hãng thiết kế PLC thành từng mô đun để người sử dụng có thể lựa chọn cấu

hình PLC cho phù hợp mà ít tốn kém nhất, đồng thời đáp ứng được yêu cầu ứng dụng.

Một bộ PLC có thể có nhiều mô đun nhưng thành phần cơ bản nhất của phần cứng

trong bộ PLC bao giờ cũng có các khối sau:

Nguồn cung cấp

Nhớ chương trình

Mô đun

nhập dữ liệu

Mô đun xuất

dữ liệu

+ -

Hình 2: Sơ đồ cấu trúc phần cứng của bộ lập trình PLC

Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC gồm có 4 khối chính đó là: Khối nguồn, khối vi

xử lý – bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra. Thông thường các tín hiệu xuất nhập đầu ở

GVHD: Nguyễn Đức Toàn NHÓM THỰC HIỆN

Phạm Song Toàn

Nguyễn Văn Thuần

Dương Đình Thế

5

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1A PLC S7-200

dạng số (1- 0), còn nếu tín hiệu là dạng liên tục thì ta cần gắn các khối xuất nhập ở

dạng liên tục (Analog).

 Mô đun nguồn: (Moudule)

Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và ổn định điện áp cho PLC hoạt động.

Trong công nghiệp người ta thường dùng điện áp 24V một chiều. Tuy nhiên cũng có

bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều.

 Mô đun CPU (Centrol rocessor Unit module):

Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ

 Mô đun nhập: (Input Module)

Tín hiệu vào: Các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khiển bên ngoài dạng tín

hiệu Logic hoặc tín hiệu tương tự. Các tín hiệu Lôgic có thể từ các nút ấn điều khiển

các công tắc hành trình, tín hiệu báo động, các tín hiệu của các quy trình công nghệ,…

Các tín hiệu tương tự đưa vào của PLC có thể là tín hiệu điện áp từ các căn nhiệt để

điều chỉnh nhiệt độ cho một lò nào đó hoặc tín hiệu từ máy phát tốc, cảm biến.

 Mô đun xuất (Output Module):

Trong PLC thì Module xuất cũng hết sức quan trọng không kém module nhập. Nó có

thể có 8 hoặc 16 ngõ ra mà trên một Module xuất, do vậy người sử dụng có thể kết

nối nhiều module lại với nhau để được số ngõ ra phù hợp. Đối với những ứng dụng

nhỏ thì cần 16 ngõ ra. Những ứng dụng lớn hơn có thể dùng tới 26 hoặc 256 ngõ ra.

Cũng giống như Module nhập thì các ngõ ra của Module xuất là các tiếp điểm của

rơle, khả năng chịu tải lớn 220V/1A. Nếu muốn khống chế phụ tải công suất lớn thì

thông qua các thiết bị trung gian như: CTT. Aptomat. Triac…

b. Nguyên lý hoạt động của PLC

GVHD: Nguyễn Đức Toàn NHÓM THỰC HIỆN

Phạm Song Toàn

Nguyễn Văn Thuần

Dương Đình Thế

6