Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Giới thiệu về PLC pptx

Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

2
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC

1.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÀ GÌ :

Tổng quát , một hệ thống điều khiển là tập hợp những dụng cụ , thiết bị điện
tử , được dùng ở những hệ thống cần đảm bảo tính ổn định , sự chính xác , sự
chuyển đổi nhịp nhàng của một qui trình hoặc một hoạt động sản xuất . Nó thực
hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ , t
ừ cung cấp năng lượng đến một thiết bị
bán dẫn . Với thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc
điều khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều
khiển tự động hoá hoàn toàn, đó là PLC , nó được sử dụng kết hợp với máy tính
chủ . Ngoài ra , nó còn giao diện để kết n
ối với các thiết bị khác ( như là : bảng
điều khiển, động cơ , contact , cuộn dây, ) . Khả năng chuyển giao mạng của
PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển những hệ thống lớn .
Ngoài ra , nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống điều
khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng m
ột vai trò rất quan
trọng. Từ hình 1.1 ta thấy: PLC sẽ không nhận biết được điều gì nếu nó không
được kết nối với các thiết bị cảm ứng . Nó cũng không cho phép bất kỳ các máy
móc nào hoạt động nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với động cơ. Và tất
nhiên , vùng máy chủ phải là nơi liên kết các hoạt động của một vùng sản xuất
riêng biệt.

Hình 1.1 Hệ thống điều khiển PLC



Hiển
thị
Cơ cấu
Chấp
hành

plc
Cảm biến xử lý
Điều khiển
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

3

1.2 VAI TRÒ CỦA PLC.

Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC được xem như là trái tim của hệ
thống điều khiển . Với một chương trình ứng dụng (đã được lưu trữ bên trong bộ
nhớ của PLC ) thì PLC liên tục kiểm tra trạng thái của hệ thống , bao gồm: kiểm
tra tín hiệu phản hồi từ các thiết bị nhập, dựa vào chương trình logic để xử lý tín
hiệ
u và mang các tín hiệu điều khiển ra thiết bị xuất.

PLC được dùng để điều khiển thống từ đơn giản đến phức tạp. Hoặc ta có
thể kết hợp chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một
quá trình phức hợp .

1.3 CÁC THIẾT BỊ NHẬP VÀ XUẤT DÙNG TRONG PLC

1.3.1 Các thiết bị nhập


Sự thông minh của một hệ thống tự động hoá phụ thuộc vào khả năng đọc tín
hiệu từ các cảm biến tự động của PLC.

Hình thức giao diện cơ bản giữa PLC và các thiết bị nhập là: nút ấn, cầu dao
phím , Ngoài ra PLC còn nhận được tín hiệu từ các thiết bị nhận dạng tự động
như: công tắc trạng thái , công tắc giới hạn ,cảm biế
n quang điện, cảm biến cấp
độ , Các loại tín hiệu nhập đến PLC phải là trạng thái logic ON/OFF hoặc tín
hiệu Analog. Những tín hiệu ngõ vào này được giao tiếp với PLC qua các modul

nhập.


Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

4











1.3.2 CÁC THIẾT BỊ XUẤT


Trong một hệ thống tự động hoá, thiết bị xuất cũng là một yếu tố rất quan
trọng . Nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với thiết bị xuất thì hầu như hệ
thống sẽ bị tê liệt hoàn toàn . Các thiết bị xuất thông thường là: động cơ , cuộn
dây nam châm , relay, chuông báo, Thông qua hoạt động của motor, các cuộn
dây, PLC có thể điều khiển một hệ th
ống từ đơn giản đến phức tạp. Các loại thiết
bị xuất là một phần kết cấu của hệ thống tự động hoá và vì thế nó ảnh hưởng trực
tiếp vào hiệu suất của hệ thống.

Tuy nhiên , các thiết bị khác như là : đèn pilot ,còi và các báo động chỉ cho

biết các mục đích như: báo cho chúng ta biết giao diện tín hiệu ngõ vào , các thiết
bị ngõ ra được giao tiếp vớ
i PLC qua miền rộng của modul ngõ ra PLC.










Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

5





1.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐƯỢC PLC LÀ GÌ ?


PLC là bộ điều khiển logic theo chương trình bao gồm : bộ xử lý trung tâm
gọi là CPU (Central Procesing Unit ) chứa trương chình ứng dụng và các modul
giao diện nhập xuất . Nó được nối trực tiếp đến các thiết bị I/O. Vì thế, khi tín
hiệu nhập, CPU sẽ xử lý tín hiệu và gởi tín hiệu đến thiết bị xuất.

Bus
Lựa chọn Lựa chọn
I/O Tín hiệu điều khiển I/O

RF





Tín hi
ệu đIều khiển

Dữ liệu vào Dữ liệu ra





Khôí
đầu
vào

LU

RAM
G1
En
1D
C1

En
G1
RAM
Khối
đầu
ra
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

6
Hình 1.2 Cấu trúc phần cứng của PLC với các khối nhớ vào và
ra





1.5 SO SÁNH PLC VỚI CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN THÔNG THƯỜNG

KHÁC

Hiện nay, các hệ thống điều khiển bằng PLC đang dần dần thay thế cho các
hệ thống điều khiển bằng relay ,contactor thông thường . Ta hãy thử so sánh ưu
khuyết điểm của hai hệ thống trên:
³ Hệ thống điều khiển thông thường :
• Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn trên bảng điều khiển.
• Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế ,lắp đặ
t.
• Tốc độ hoạt động chậm.
• Công suất tiêu thụ lớn .
• Mỗi lần muốn thay đổi chương trình thì phải lắp đặt lại toàn bộ, tốn nhiều

thời gian.
• Khó bảo quản và sửa chữa.
Hệ thống điều khiển bằng PLC:
• Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn.
• Công suất tiêu thụ ít hơn.
• Sự thay đổ
i các ngõ vào , ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn
nhờ phần mền điều khiển bằng máy tính hay trên console.
• Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn.
• Bảo trì hệ thống và sửa chữa dễ dàng.
• Độ bền và tin cậy vận hành cao.
• Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng.
• Có thiết bị chống nhiễu.
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

7
• Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.
• Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực hiện
các lệnh tuần tự của nó.
• Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết.
Do có những lý do trên PLC thể hiện rất rõ ưu điểm của nó so với các thiết bị
điều khiển thông thường khác. PLC còn có khả năng thêm vào hay thay đổi các
lệnh tuỳ theo yêu cầu của công nghệ. Khi đó ta chỉ cần thay đổ
i chương trình của
nó, điều này nói lên tính năng điều khiển khá linh động của PLC.

1.6 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC :

Cấu trúc phần cứng của tất cả các PLC đều có các bộ phận sau: bộ xử lý,
bộ nhớ, bộ nhập, xuất.

1.6.1 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU )
:

Là bộ vi xử lý, liên kết với các hoạt động của hệ thống PLC , thực hiện
chương trình, xử lý tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với các thiết bị bên
ngoài.

1.6.2 Bộ nhớ ( Memory ) :


Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau. Đây là nơi lưu gữi trạng thái hoạt động
của hệ thống và bộ nhớ của người sử dụng. Để đảm bảo cho PLC hoạt động, phải
cần có bộ nhớ để lưu giữ chương trình, đôi khi cần mở rộng bộ nhớ để thực hiện
các chức năng khác như:

+ Vùng đệm tạ
m thời lưu trữ trạng thái của các kênh xuất / nhập được
gọi là Ram xuất nhập.

+ Lưu trữ tạm thời các trạng thái của các chức năng bên trong : Time,
counter, relay.

Bộ nhớ gồm có những loại sau :

+ Bộ nhớ chỉ đọc (Rom: Read Only Memory ): Rom không phải là bộ
nhớ khả biến, nó có thể lập trình chỉ một lần. Do đó không thích hợp cho việc
điều khiển "mềm "củ
a PLC . Rom ít phổ biến so với các loại bộ nhớ khác.

+ Bộ nhớ ghi đọc (Ram : Random Access Memory ): Ram là một bộ nhớ
thường được dùng để lưu trữ dữ liệu và chương trình của người sử dụng . Dữ liệu
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

8
trong Ram sẽ bị mất đi nếu nguồn điện bị mất . Tuy nhiên vấn đề này được giải
quyết bằng cách gắn thêm vào Ram nguồn điện dự phòng . Ngày nay , trong kỹ
thuật phát triển PLC , người ta dùng CMOSRAM nhờ sự tiêu tốn năng lượng khá
thấp của nó và cung cấp pin dự phòng cho các Ram này khi mất nguồn .Pin dự
phòng có tuổi thọ ít nhất một năm trước khi cần thay thế, hoặc ta chọn pin sạc
gắn với hệ thống, pin sẽ được sạp khi cấp nguồn cho PLC.
+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xoá được (EPROM: Eresable
Programmable Read Only Memory ): EPROM lưu trữ dữ liệu giống như ROM ,
tuy nhiên nội dung của nó có thể bị xoá đi nếu ta phóng tia tử ngoại vào, người
viết phải viết lại chương trình trong bộ nhớ.

+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xoá được bằng điện (EEPROM : Electric
Erasable Programmable Read Only Memory) : EEPROM k
ết hợp khả năng truy
linh động của Ram và tính khả biến của EEPROM, nội dung trên EEPROM có
thể bị xoá và lập trình bằng điện tuy nhiên chỉ được một số lần nhất định .



CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN
LẬP TRÌNH PLC SIMATIC S7 -200

I: CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA CPU


Khái quát chung
:

S7- 200 làthiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng siemens
cấu trúc theo module có các module mở rộng các module này được sử dụng cho
nhiều ứng dụng lập trình khác nhau.

Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi lý CPU 212 và CPU 214 về
hình thức bên ngoài sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số
đầu vào ra và nguồn cung cấp .
CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra có khả năng mở rộng thêm bằng hai
module mở rộ
ng .
CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng
7 module mở rộng.
Cấu trúc CPU 212

-512 từ đơn ( Word ) tức là 1 kbyte, để lưu chương trình thuộc miền bộ
nhớ đọc/ghi được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện EPROM .Vùng nhớ
với tính chất như vậy được gọi là vùng nhớ non-votatile .
512 từ đơn được lưu dữ liệu trong đó có 100 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền nhớ non -
volatile .
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

9
8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic .
Có thể ghép nối 2 module để mở rộng số cổng vào/ra , bao gồm cả 2

module tương tự (analog)
Tổng số cổng logic vào /ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
64 bộ tạo thời gian trễ (time ) trong đó có 2 time có độ phân giải 1ms , 8time có
độ phân giải 10 ms và 54 time có độ phân giải 100ms.
64 bộ đếm (counter ) chia làm 2 loại bộ đếm chỉ đếm tiến và loại bộ đếm vừa
đếm tiến vừa đếm lùi
368 bít nh
ớ đặc biệt sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ
làm việc.
Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu khác nhau bao gồm ngắt truyền thông
ngắt theo sườn lên hoặc xuống . Ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm
tốc độ cao (2khz)
Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC bị mất
nguồn nuôi
3- Cấu trúc CPU 214

CPU 214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra có khả năng mở rộng thêm
bằng 7 module mở rộng.
2048 từ đơn (4kbyte ) thuộc miền nhớ đọc /ghi non - volatile để lưu chương trình
(dùng nhớ có giao diện EEPROM ).
2048 từ đơn (4kbyte) thuộc kiểu đọc /ghi để lưu dữ liệu (trong đó có 512 từ đầu
thuộc miền EEPROM ).
IO .O ,QO .O ,VO .O, SMO.1.
Tổng số cổng vào /ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
Có 14 ngõ vào từ IO.O , IO.1 và I1.O , I1.5
Có 10 ngõ ra từ QO.O , IO.1 và Q1.O
, QI.1
Có thể gắn thêm 1 module mở rộng bao gồm cả module analog.
128 timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau 4 timer 1ms, 16 timer 10
ms và 108 timer 100ms.

Có 128 bộ đếm chia làm hai loại
+ Chỉ đếm lên CTU
+ Vừa đếm lên vừa đếm xuống CTUD.

Có 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.
+ SMO.O : luôn ở trạng thái 1.
+ SMO.1 : bằng 1 trong vòng quét đầu tiên
Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm ngắt truyền thông , ngắt theo sườn lên hoặc
s
ườn xuống, ngắt thời gian ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung.
Có 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2khz và 7 khz.
2bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu:
PTO ( Pulse traisn output ) : điều tần
PWM (Pulse width modulation ) : điều rộng xung
2 bộ chỉnh tương tự .
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

10
Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC
bị mất nguồn nuôi.
Các đèn báo trên S7 - 200 CPU 214
+ SF (ĐèN Đỏ ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng . ĐènSF sáng lên khi
PLC bị hỏng hóc .
+ Run (đèn xanh ) : đèn xanh chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện
chương trình được nạp vào trong máy.
+ Stop (đèn vàng ) : đèn vàng chỉ PLC đang ở chế độ dừ
ng
+ Ixx (đèn xanh ) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định ở trạng thái tức thời của cổng
Ixx ( X.X = 0.0 , 1.5 )
+ Qy.y (đèn xanh ) :đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng

Qy.y (y.y = 0.0 , 1.1 )
+ TERM : cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC
hoặc Run hoặc Stop












II :CẤU TRÚC BỘ NHỚ :

Bộ điều khiển lập trình S7 -200 được chia thành 4 vùng nhớ. Với 1
tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ
nhớ S7 -200 có tính năng động cao ,đọc và ghi được trong phạm vi toàn
vùng loại trừ các bít đặc biệt SM (Special Memory) chỉ có thể truy nhập
để đọc







C

Vùng chương trình

Vùng tham số

Vùng dữ liệu

Vùng đối tượng
Chương trình

Tham số

Dữ li
ệ
u
Chương trình

Tham số

Dữ li
ệ
u
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

11

Hình II -1 : Bộ nhớ trong và ngoài của S7 -200

1 - Vùng chương trình
: Là vùng bộ nhớ chỉ được sử dụng để lưu trữ
các lệnh chương trình vùng này thuộc bộ nhớ trong độc và ghi được.
2 -Vùng tham số :
Là vùng lưu dữ các tham số như : từ khoá, địa chỉ
trạm cũng giống như vùng chương trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được.
3 - Vùng dữ liệu :
Là vùng nhớ động được sử dụng cất các dữ liệu của
chương trình bao gồm các kết quả các phép tính nó được truy cập theo từng bit
từng byte vùng này được chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác
nhau.
Vùng I ( Input image register) :Là vùng nhớ gồm 8byte

I (đọc /ghi ) : I.O , I.7
- Vùng Q (Output image register ): Là vùng nhớ gồm 8byte
Q (đọc /ghi ) : Q.O , Q.7
- Vùng M (Internal Memory bits ): Là vùng nhớ gồm 32 byte
M (đọc /ghi ) : M.O , M.31
- Vùng V (Variable memory ): Là vùng nhớ gồm có 4096 byte
V (đọc /ghi ) : V.O , V.4095
- Vùng SM ( Special memory ): Là vùng nh
ớ gồm có 86 byte chia làm
2phần
SMO , SM29 chỉ đọc

SMO , SM85 chỉ ghi
4 - Vùng đối tượng
: Là time (định thì ), counter (bộ đếm ) tốc độ cao và
các cổng vào/ ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không
thuộc kiểu non - volatile nhưng đọc ghi được.
- Timer (bộ định thì ): Đọc /ghi T0 , T127
- Counter (bộ đếm ) : Đọc /ghi C0 , C 127
- Bộ đệm vào analog (đọc) : AIW0 , AIW30
- Bộ đệm ra analog (ghi) : AQW0 , AQW30
- Accumulator (thanh ghi) : AC0 , AC3
- Bộ đếm tốc độ cao : HSCO , HSC2

Tất c
ả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit , từng
byte , từng từ đơn (word - 2byte) , từ kép (Doudble word )

III CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH:

EEPROM
Bộ nhớ ngoài
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

12
Chương trình cho S7 -200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính
(main program) sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý
ngắt.
- Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình
(End) .
- Chương trinh con là một bộ phận của chương trình . Các chương trình
con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính đó là lệnh

(End) .
- Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau
chương trình chính sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắ
t bằng
cách viết như vậy cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn
trong việc đọc chương trình có thể trộn lẫn các chương trình con và
chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính.


Thực hiện trong một vòng quét






Thực hiện khi được chương trình
chính gọi




Thực hiện khi có tín hiệu báo
ngắt

IV PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH :


S7 -200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh
chương trình bao gồm một dãy các lệnh .
Main program
.
.
.
End {Stop}
INT (n) { no , 255 } chương
trình xử lý ngắt
.
.
.
Ret
SBR (n) {no , 255 }
chương trình con
.
.
Ret
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

13
S7 -200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh nhập đầu tiên và kết
thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng . Một vòng quét như vậy là
dòng 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, vòng quét 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 truyền thông . Chu trìng ti
ếp theo là chu
trình lập










Giai đoạn chuyển Giai đoạn nhập
dữ liệu ra ngoại vi dữ liệu từ ngoại
vi




Giai đoạn truyền thông giai đoạn thực
hiện
nội bộ và tự kiểm tra lỗi chương trình


Hình IV -1 : Thực hiện chương trình theo vòng quét
trong S7 -200

Cách lập trình cho S7 -200 dựa trên hai phương pháp cơ bản :
Phươ
ng pháp hình thang (lader logic -viết tắt là LAD ) và phương
pháp liệt kê lệnh (statement list viết tắt là STL ).
- Chương trình được viết theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tạo ra một
chương trình thoe kiểu STL tương ứng và ngược lại.
1 - Phương pháp LAD :
LAD là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ
những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần
cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau :
- Tiếp điểm : là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm rơle cvác tiếp
điểm có thể thường đóng , thường mở


Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

14
- Cuộn dây (coil) : là biểu tượng mô tả rơ le mắc theo
chiều dòng điện cung cấp cho rơle .
- Hộp (box) : là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có
dòng điện chạy đến hộp thường là các bộ thời gian (time), bộ đếm
(counter) và các hàm toán học.
- Mạng LAD : là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện , đi
từ đường nguồn bên trái sang nguồn bên phải dòng điện chạy từ trái
qua tiếp điểm đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.

2 - Phương pháp liệt kê lệnh STL
: Phương pháp liệt kê (STL) là
phương pháp thực hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh .
Mỗi câu lệnh trong chương trình kể cả những lệnh hình thức biểu diễn

một chức năng của PLC
Để tạo một chương trình dạng STL người lập trình cần phải hiểu rõ
phương pháp sử dụng của ngăn xếp logic của S7- 200 (S0 , S8).
Ngăn xếp logic là một khối gồ
m 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật
toán liên quan đến ngăn xếp , đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với
bit đầu và bit thứ hai của ngăn xếp (S0 , S1) giá trị logic mới đều có thể
được gửi vào ngăn xếp.
V.CÚ PHÁP LỆNH CƠ BẢN TRONG S7 -200



1 - Lệnh vào ra
: (Input/Oput)
- Load (LD) : Lệnh LD nạp giá trị của một tiếp
điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trị cũ còn lại bị đẩy lùi xuống
một bit (như hình V -1)



Co M C0 M
C1 C1 C1 C
1
C2 C2 C2 C
2
C3 C3 C3 C
3
C4 C4 C4 C
4
C5 C5 C5 C

5
C6 C6 C6 C
6
C7 C7 C7 C
Bị đẩy ra khỏi
ngăn xếp
Bị đẩy ra khỏi
ngăn xếp
LD
LDN
Trước
Sau
Trước
Sau
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

15
7
C8 C8



Hình V-1: Trạng thái của
ngăn xếp trước vào sau khi thực hiện
hiệu lệnh LD
Hình V-2: Trạng thái của
ngăn xếp trước và sau khi thực hiện
hiệu lệnh LDN

- Load not (LDN) : lệnh LDN nạp giá trị logic ngịch đảo của một
tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp , các giá trị cũ còn lại
trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit (hình V-2)










Các dạng lệnh khác nhau của lệnh LD , LDN cho LAD như sau :



Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

16
Lad Mô tả Toán hạng
n Tiếp điểm thường mở sẽ được
đóng nếu n = 1
n : I, Q, M, SM,T, C,
V (bit)
n Tiếp điểm thường đóng sẽ mở
Nếu n = 1
n

Tiếp điểm thường mở sẽ đóng
tức thời khi n = 1

n: I
N Tiếp điểm thường đóng sẽ mở
Tức thời khi n = 1

Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho STL như sau:

LỆNH MÔ TẢ TOÁN HẠNG
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

17
LD n Lệnh nạp giá trị logic của điểm n vào bit
đầu tiên trong ngăn xếp
n: I, Q, M, SM, T,
C, V (bit)
LDN n Lệnh nạp giá trị logic nghịch đảo của điểm
n vào bit đầu tiền trong ngăn xếp
LDI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic của điểm n
vào bit đầu tiên trong ngăn xếp
n: I (bit)
LDNI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic nghịch đảo
vào điểm n vào bit đầu tiên



Lad Mô tả Toán hạng


Cuộn dây đầu ra ở trạng thái
kích thích khi có dòng điện điều
khiển đi qua
N: I, Q, M, SM, T,

C, V (bit)



Cuộn dây đầu ra được kích tức
thời khi có dòng điều khiển đi
qua
n: Q (bit)

+ Mô tả lệnh Ouput bằng STL

n
n
I

Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

18


STL MÔ TẢ TOÁN HẠNG
= n Lệnh= sao chép giá trị của đỉnh ngăn
xếp
Tới tiếp điểm n được chỉ dẫn trong
lệnh
n : I, Q, M, SM, T, C,
V
(bit)

= I n
Lệnh = I (Immediate) sao chép tức
thời giá trị của đỉnh stack tới tiếp
điểm n được chỉ dẫn trong lệnh

n : Q bit

2- Lệnh ghi/xoá giá trị cho tiếp điểm
: Set (S) và Reset(R) lệnh dùng để
đóng ngắt các tiếp điểm gián đoạn đã được thiết kế . trong LAD logic điều khiển
đến các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm.
Trong STL lệnh truyền trạng thái bit đầu của ngăn xếp đến các điểm thiết kế
nếu bit này có giá trị bằng 1 các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm một
dẫy các tiế
p điểm (giới hạn từ 1 , 255 ). Nội dung của ngăn xếp khôntg bị
thay đổi bởi các lệnh này mô tả lệnh S và R bằng LAD.

LAD Mô tả Toán hạng

S
Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể
từ S -bit

S -bit : P, Q,
S, SM, T, C,
V (bit)


n : PB, QP,
MB, SMB,
VB, AC,
hằng số,
*VD* AC

S

Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể

từ S bit lại chỉ cho vào timer và counter
thì lệnh sẽ xoá bit đầu ra của
timer/counter

s Bit n
SI

Đóng tức thời một mảng gồm n các tiêp
điểm kể từ S bit

S bit: Q bit



n : PB, QB,
MB, SMB,
VB, AC,
hằng số,
*VD* AC
s
Bit n
R I
Ngắt tức thời một mảng gồm n các tiếp
điểm kể từ địa chỉ S bit

Bit n
S
Bit n
R
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

19
- Mô tả các lệnh sét (S) và reset (R) bằng STL

STL MÔ TẢ TOÁN HẠNG

S - S. bit - n
Ghi giá trị logic vào một mảng gồm n
bit kể từ địa chi S bit

S -bit: P, Q, M, SM,
T, C, V, (bit)



n : PB, QB, MB,
SMB,
VB, AC, hằng số,
*VD
R - S. bit -n Xoá một mảng gồm n bit kể từ địa chi
S. bit
nếu S bit lại chỉ vào timer counter thì
lệnh sẽ xoá bit đầu của timer counter

SI - S. bit -n Ghi tức thời giá trị logic1 vào một
mảng gồm n bit kể từ địa S.bit

S - bit : Q bit

n: IB, QB, MB,
SMB, VB, AC,
hằng số, *VD
RI - S.bit n Xoá tức thời một mảng gồm n bit kể từ
địa chỉ S.bit














3- Các lệnh logic đại số boolean


Các lệnh đại số boolean cho phép tạo lập các mạch logic không có nhớ.
Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch mắc nối
tiếp hay song song các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường
mở. STL có thể sử dụng các lệnh A (And) và O (OR) cho các hàm số
hoặc các lệnh AN (And not); ON (or not) cho các hàm kín giá trị của ngăn
xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh.

Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

20


LỆNH MÔTẢ TOÁN HẠNG
0 n
Lệnh thực hiện toán tử
∧
(A) và ∨ (0) giữa giá

Trị logic của tiếp điểm n và giá trị bit đầu tiên n: I, Q, U, SM, T, C,
V
A n Trong ngăn xếp kết quả được ghi lại vào bit
đầu tiên của ngăn xếp
AN n
Lệnh thực hiện toán tử
∧
(A) vào ∨ (0) giữa
giá

Trị logic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị
ON n bit đầu tiên trong ngăn xếp kết quả được ghi
lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp
AI n
Lệnh thực hiện toán tử
∧
(A) vào ∨ (0) giữa
giá

trị logic của tiếp điểm n và giá trị

OI n bit đầu tiên trong ngăn xếp kết quả được ghi
Lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp n: I bit
ANI n
Lệnh thực hiện toán tử
∧
(A) vào ∨ (0) giữa
giá

trị logic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị
ONI n bit đầu tiên trong ngăn xếp kết quả được ghi
lại vào bit đầu tiên của ngăn xếp

















Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm S7 -200 còn có 5 lệnh
đặc biệt biểu diễn các phép tính của đại số boolean cho các bit trong ngăn xếp

được gọi là các lệnh Stack logic. Đó là lệnh ALD (And load), OLD (or load),
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

21
LPS (logic push), LRD (logic read) và LPP (logic pop) . Lệnh stack logic được
dùng để tổng hợp sao chụp hoặc xoá các mệnh đề logic LAD không có bộ đếm
dành cho lệnh stack logic , STL sử dụng các lệnh stack logic để thực hiện phương
trình tổng thể có nhiều biểu thức con .
Bảng sau tóm tắt cú pháp gọi các lệnh Stack logic trong STL



Lệnh Mô tả Toán hạng

ALD
Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai
của ngăn xếp bằng phép tính logic và kết quả
ghi lại vào bit đầu tiên giá trị còn lại của ngăn
xế
p
được kéo lên 1bit

Không có

OLD
Lệnh tổ hợp giá trị của bit đầu tiên và thứ hai
của ngăn xếp bằng phép tính logic và kết qủa
ghi lại vào
bit đầu tiên giá trị còn lại của ngăn xếp được
kéo lên 1bit

Không có

LPS





Lệnh logic sao chụp giá trị của các bit đầu tiên
và thứ hai trong ngăn xếp giá trị còn lại của
ngăn xếp bị đẩy xuống 1bit. Bit cuối cùng bị
đẩy ra khỏi ngăn xếp

Không có

LRD
Lệnh sao chép giá trị của bit thứ hai vào bit
đầu tiên trong ngăn xếp các giá trị còn lại của
ngăn xếp gữi nguên vị trí

Khônh có

LPP


Lệnh kéo ngăn xếp lên 1 bit giá trị của bit sau
được chuyển cho bit trước

Không có









Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

22
a - Lệnh AND (A) và OR(O)
Lệnh A và O phối hợp giá trị của một tiếp điểm n với giá trị bit đầu tiên trong
ngăn xếp kết quả phép tính được đặt lại vào bit đầu tiên trong ngăn xếp giá trị của
các bit còn lại trong ngăn xếp không bị thay đổi.
B - Lệnh AND AD và OR O XORW XORD lệnh thực hiện các thuật toán
logic And , or , exclusive or của đại số boolean trên 2 byte hoặc 4 byte.

4- Lệnh có tiếp điểm đặc biệt
:
Có thể dùng các lệnh có tiếp điểm đặc biệt để phát hiện trạng thái của xung
(sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị của đỉnh ngăn xếp).
LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt để tác động vào dòng cung cấp các tiếp
điểm đặc biệt, không có toán hạng riêng của chính chúng và vì thế phải đặt chúng
vào vị trí phía trước của cuộn dây hộp đầu ra. Ti
ếp điểm chuyển tiếp dương /âm
(các lệnh sườn trước sau) có nhu cầu về bộ nhớ bởi vậy đối với CPU 214 là 256

lệnh


Mô tả lệnh tiếp điểm đặc biệt trong LAD và STL




Q

LAD STL
I0.0
1 Net work1
Not LD I0.0
Not
= Q0.1

I0.0 P Net work2
2 LD I0.0
Eu
= Q0.2

I0.0 N Net work3
3 LD I0.0
Eu
= Q0.3

Q0.1
Q0.2
Q0.2
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

23
5. Các lệnh điều khiển timer

Timer là hệ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong
điều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ .
S7 -200 có 128 timer (với CPU 214) được chia thành hai loại khác nhau.

- Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (On Delay Timer ) ký hiệu TON.

- Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive on Delay Timer) ký hiệu
TONR.
Hai kiểu timer các S7 -200 (TON và TONR) phân biệt với nhau trong
phản ứng của nó đối với trạng thái tin hiệu đầu vào .
Cả hai kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạ
o thời gian trễ tín hiệu từ thời
điểm có sườn lên ở tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển
trạng thái từ 0 lên 1 gọi là thời điểm timer được kích và không tính thời
gian khi đầu vào có giá trị logic 0 mà thời gian trễ tín hiệu được đặt trước
.
Khi đầu vào có giá trị bằng 0. TON tự động reset còn TONR thì
không tự động reset.
Timer TON được dùng để tạo thời gian trễ trong một khoảng thời gian
Timer TONR thờ
i gian trẽ sẽ được tạo ra trong nhiều khoảng thời gian
khác nhau.
Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với ba độ phân giải khác nhau
độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms. Thời gian trễ τ được tạo ra chính là độ
phân giải của bộ timer được chọn và giá trị đặt trước cho timer.
Ví dụ : một bộ timer có độ phân giải bằng 10ms và giá trị đặt trước là
50ms thì thời gian trễ sẽ là τ = 500ms


Các loại timer của S7 -200 (đối với CPU 214) theo TON, TONR

LỆNH ĐỘ PHÂN GIẢIGIÁ TRỊ CỰC
ĐẠI
CPU 214

ton
1ms 32,767s T32, T96
10ms 327,76s T33 , T36, T97 , T100
100ms 3276,6s T37 , T63, T101 , T127



tonr
1ms 32,767s To, T64
10ms 327,67s T1 ,T4, T65 ,T68
100ms 3267,7s T5 , T31, T64 , T95


Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

24








Cú pháp khai báo sử dụng timer trong LAD, STL

LAD STL TOÁN HẠNG

TON Txx

IN


PT


TON Txx
PT

Txx CPU 32 , 63
(WORD) 96 , 127



PT : VW, T, IW, QW, MV .
(WORD) SMW, AC, AIM VD.

*AC, hằng số


TONR Txx


IN


PT

TONR - Txx
-
PT

Txx CPU 0 , 31
(WORD) 64 , 95




PT : VW, T, C, IW, QW
(WORD) MW SMW




Chú ý : Khi sử dụng timer TONR giá trị tức thời được lưu lại và không bị thay
đổi trong khoảng thời gian khi tín hỉệu đầu vào có logic 0 giá trị của bit
không được nhớ mà hoàn toàn phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm
tức thời và giá trị đặt trước.





Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

25
Giá trị
Tức thời

6. Các lệnh điều khiển counter.

Counter là bộ đếm hiện chức năng sườn xung trong S7 200 các bộ đếm của
S7 -200 được chia làm hai loại bộ đếm tiến (CTU) và bộ đếm tiến và lùi (CTUD)
.
Bộ đếm tiến CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào tức là đếm số
lần thay đổi trạng thái từ logic 0 lên 1 của tín hiệu số sườn xung đếm được ghi
vào thanh ghi 2byte của bộ đếm goị là thanh ghi C -WORD .
Nội dung của C - WORD gọi là giá trị
tức thời của bộ đếm luôn được so
sánh với giá trị đếm tức thời bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt này thì bộ đếm báo ra
ngoài bằng cách đặt giá trị logic 1vào một bit đặc biệt của nó được gọi là C bit
trường hợp giá trị đặt trước C bit có giá trị logic là 0 .
Các bộ counter đều có chân nối với tín hiệu điều khiển xoá để thực hiện
việc đặt lạ
i chế độ khởi phát ban đầu (Reset) cho bộ đếm được ký hiệu bằng chữ
R trong LAD hay được qui định trạng thái logic của bit bắt đầu tiên của ngăn xếp
trong STL bộ đếm được reset khi tín hiệu bị xoá này có mức logic 1 hoặc khi
lệnh R(reset) thực hiện với C bit. Khi bộ đếm được reset cả CWORD và C bit đều
nhận giá trị 0 .




CU Cbit

PV

R





Hình 6-1 : Bộ đếm CTU của S7 -200






C word
Trường đại học bách khoa hà nội Khoa đIện tử viễn thông

26

Bộ đếm CTUD đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm tiến ký
hiệu là CU trong LAD hoặc bit thứ 3 của ngăn xếp trong STL và đếm lùi khi gặp
sườn lên của xung vào cổng đếm lùi được ký hiệu là CD trong LAD hoặc bit thứ
2 của ngăn xếp trong STL.
- Khi đầu vào logic của chân xoá ký hiệu bằng R trong LAD hoặc bit
thứ nhất của ngăn xếp trong STL có giá trị logic là 1 hoặc bằng lệnh
reset với C bit của bộ
đếm.
- CTUD có giá trị đếm tức thời đúng bằng giá trị đang đếm và được lưu

trong thanh ghi 2byte 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 bằng giá trị đặt trước thì C bit có giá
trị logic bằng 1 còn các trường hợp klhác giá trị logic bằng 0.









CU C bit

PV

CD



R



Hình 6-2 : Bộ đếm CTUD của S7 -200
Bộ đếm tiến CTU có miền giá trị đến tức thời từ 0 , 32,767.
Bộ đếm lùi CTUD có miền giá trịđến tức thời từ -32,767 , 32,767 .

C word