mô phỏng hệ thống dùng bộ định thời và bộ đếm dùng ngôn ngữ sfc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.25 MB, 32 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI </b>

<b>BÀI TẬP LỚN PLC VÀ MẠNG CÔNG NGHIỆP </b>

<b>GVHD : TS. PHAN THỊ HUYỀN CHÂU</b>

Nhóm SVTH:

<b>NGUYỄN TUẤN DŨNG 20165884</b>

<b>NGUYỄN TRÍ DŨNG 20165883</b>

<b>NGUYỄN ĐĂNG DƯƠNG 20165918</b>

<b>NGUYỄN QUANG DUY 20165905</b>

<b> Tên đề tài : MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DÙNG BỘ ĐỊNH THỜI VÀ BỘ </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>MỤC LỤC </b>

MỤC LỤC ... 2

LỜI NÓI ĐẦU ... 3

Chương I: Giới thiệu chung v ề điều khiển lập trình b ng PLC ằ ... 4

1.Giới thiệu phần cứng c a bủ ộ điều khi n kh trình PLC ể ả .... 4

2. C u trúc PLC bao gấ ồm:... 6

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 C A SIEMEN Ủ ... 12

I,Giới thiệu chung v PLC S7-ề 1200 ... 12

CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐÈN GIAO THÔNG BẰNG NGÔN NG Ữ SFC ... 27

1, T ng quan v h ổ ề ệ thống n hiệu đèn giao thông ... 27

2, Sơ đồ hệ thống đèn giao thơng ... 28

2.1 Quy trình điều khiển đèn giao thông... 28

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>LỜI NÓI ĐẦU</b>

Hiện nay trong cơng nghi p hiệ ện đại hóa đất nước, u c u ng d ng t ng ầ ứ ụ ự độhóa ngày càng cao vào trong đờ ối s ng sinh hoat, s n xu t (Yêu cả ấ ầu điều khi n t ng, ể ự độlinh hoạt, ti n l i, g n nhệ ợ ọ ẹ). Mặt khác nh công ngh thông tin, công ngh ờ ệ ệ điện t ử đã phát tri n nhanh chóng làm xuể ất hiện m t lo i thiộ ạ ết bị điều khi n khể ả trình PLC.

Để thực hiện công vi c mệ ột cách khoa học nhằm đạt được s ố lượng s n phả ẩm l n, nhanh mà l i ti n lớ ạ ệ ời về kinh t . Các cơng ty, xí nghi p s n xuế ệ ả ất thường s d ng ử ụcơng nghệ lập trình PLC gi m sả ức lao động của công nhân mà sản xuất lạ ại đ t hiệu qu ả cao đáp ứng k p thị ời cho đời sống xã hội. Ứng d ng rụ ất quan trọng c a ngành ủcơng nghệ t ng hóa là viự độ ệc điều khiển, giám sát các hệ thống v i nh ng thiớ ữ ết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao.

Xuất phát từ những ng dứ ụng đó, chúng em xin được ớgi i thi u vệ ề đềtài của nhóm là “ Mơ phỏng hệ thống dùng bộ định thời và bộ đếm bằng ngôn ngữ SFC “

Trên đây là một phần nhỏ về chương trình điều khiển viết cho hệ thống điều khi n ể đèn giao thơng . Trong q trình th c hiự ện chương trình cịn gặp nhiều khó khăn do kh ả năng chúng em về ệ vi c tìm hi u tài li u và th i gian cịn có h n, kinh nghiể ệ ờ ạ ệm chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những sai sót rất mong sự đống góp ý kiến bổ sung của các thầy cô giáo để bài tập được hoàn thành đầy đủ hơn. Đồng th i ,chúng ờem xin cảm ơn cô PHAN TH<b>Ị HUYỀ</b>N CHÂU đã tận tình hướng d n giẫ ải đáp những thắc m c giúp chúng em hồn thành mơn h c này. Em xin chân thành cắ ọ ảm ơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

- L p trình d dàng vì ngơn ng l p trình d hậ ễ ữ ậ ễ ọc.- G n nh , d dàng tu sọ ẹ ễ ửa, bảo qu n. ả

- Dung lượng b nh l n, có thộ ớ ớ ể chứa được những chương trình phức tạp. - Hồn tồn tin cậy trong môi trường công nghi p. ệ

- Giao tiếp với các thi t b thông tin, máy tinh, n i m ng các modul m r ng. ế ị ố ạ ở ộ- Giá cả phù h p. ợ

B ộ điều khi n lể ập trình PLC được thiết kế nhằm mục đích thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơ le và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết b dễ dàng và linh hoạt dựa trên việ ậị c l p trình trên các lệnh logic cơ b n. PLC còn thả ực hiện các tác vụ định thì và đếm làm tăng khả năng điều khi n, thể ực hiện logic được lập trong chương trình và đưa ra tín hiệu điều khi n, thể ực hiện logic được lập trong chương trình và đưa ra tín hiệu điều khiển cho thiết b bên ngoài tương ịừng.

Cơ sở của vi c sệ ử dụng PLC: Trong công nghiệp trước đây, các hệ ống điề th u khi n s ể ố thường được cấu tạo trên cơ sở các rơ le và các mạch logic điệ ử ết nối với n t knhau theo nguyên lý làm việc của h thống. Điều đó có nghĩa là: quan hệ ữa các biếệ gi n vào và các bi n ra tuân theo m t hàm s , mà hàm s ế ộ ố ố này chính được xác định bởi lu t ậkết nối giữa các ph n t ầ ừ logic.

(y<small>1</small>,y<small>2</small>,…,y ) = f(x ,x ,…x<small>n12n</small>)

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Như vậy đối với mục đích điều khiển xác định thì hàm f cố định. Đối với các hệ thống làm việc đơn giản và làm việc đ c lộ ập thì việc sử d ng các ph n t ụ ầ ửcó sẵn liên kết cứng v i nhau có nhiớ ều ưu điểm v giá thành. Tuy nhiên trong các h ề ệ thống điều khi n phể ức tập nhi u chề ức năng thì những c u trúc theo ki u c ng có nhiấ ể ứ ều nhước điểm như:

-Giảm b t viớ ệc đấu nói dây khi thiết kế ệ thống, giá tr logic c a nhi n v h ị ủ ệ ụ điều khiển được thực hi n trong ệ chương trình thay cho việc đấu n i dây. ố

-Tính mềm dẻo cao trong h ệ thống. -B nh : ộ ớ

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

-B nh vào ra: ộ ớ

Hình 1.1:Nguyên lý chung về c u trúc b PLC ấ ộ

Đối với PLC c nh các b phỡ ỏ ộ ận thường được kế ợp thành một h t khối. Cũng có một số ạ h ng thi t k PLC thành tế ế ừng mô đun để người sử ụ d ng có th lể ựa chọn c u ấhình PLC cho phù h p mà ít t n kém nhợ ố ất, đồng thời đáp ứng được yêu c u ng d ng. ầ ứ ụMột bộ PLC có th có nhiể ều mô đun nhưng thành phần cơ bản nhất của phần c ng ứtrong bộ PLC bao gi ng có các kh i sau: ờ cũ ố

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Hình 2.2: Sơ đồ ấ c u trúc phần cứng c a b lập trình PLC ủ ộ

Dựa vào sơ đồ kh i ta th y PLC g m có 4 khố ấ ồ ối chính đó là: Khối ngu n, kh i vi x ồ ố ửlý – B nh , khộ ớ ối đầu vào, khối đầu ra. Thơng thường các tín hiệu xuất nhập đầu ở d ng s -0), còn n u tín hi u là d ng liên t c thì ta c n g n các kh i xuạ ố (1 ế ệ ạ ụ ầ ắ ố ất nhậ ởp d ng liên t c (Analog). ạ ụ

a. 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 b ộ PLC sử ụng điệ d n áp 220V xoay chi u. ề

b. Mô đun CPU (Centrol rocessor Unit module):

*B vi x lý ( CPU )<b>ộử</b> CPU là một não bộ ủa PLC. Nó điề c u khi n và ki m soát tể ể ất cả mọi hoạt động bên trong c a PLC. Nó th c hiủ ự ện nh ng lữ ệnh đã được chương trình hóa lưu trữ bên trong bộ nhớ. Một hệ thống BUS mang thông tin đến và kết nối CPU, b nh và b xu t nhộ ớ ộ ấ ập cũng chịu s ự điều khi n cể ủa CPU. CPU được cung c p vấ ởi

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

một tần số đồng b do tinh th ộ ể thạch anh bên ngoài hay một bộ giao động RC. Mạch dao động này có nhiệm vụ ạ t o ra tần sô dao động t 118MHZ. Tùy thuừ ộc vào bộ vi x ửlý đã được sử dụng và phạm vi s dụử ng. Một CPU bao g m 3 thành phầồ n riêng bi t ệnhư sau:

+ B ộ điều khi n (CU) g m kh i so n lể ồ ố ạ ệnh và ngăn xếp có nhi m v l y l nh ra t ệ ụ ấ ệ ừb nh vộ ớ à xác định ki u l nh. ể ệ

+ B ộ lý luận và s hố ọc (AIU) để thực hi n các phép toàn s hoệ ố ạc và logic như: C ng tr , AND, OR, NOT, \ ộ ừ

+ B nhộ ớ có tốc đ cao, kích thướộ c nhỏ để lưu các kết quả ạ t m th i và các thông ờtin điều khi n. ể

* B <b>ộ nhớ: Bao g</b>ồm bộ nh ớ chứa chương trình và b nh d u, \ộ ớ ữ liệ . Đơn vị nh ỏnhất của bộ nh là bít có giá tr ớ ị “1” hoặc “0”. Nhiều bít h p theo hàng và cợ ột tạo thành một khối bộ nh . N i dung b nh ớ ộ ộ ớ có thể đọ c ra ho c ghi vào. Mặ ỗi bít được định nghĩa một địa chỉ riêng để ộ b nh d qu n lý. ớ ễ ả

Có hai lo i b nh ạ ộ ớ như sau:

+Bộ nhớ RAM (Random Access Memory): RAM là bộ nh chính trong m i loại ớ ọmáy tính. K c PLC, B nh RAM có lể ả ộ ớ ợi là dung lượng lớn nhưng giá rẻ. Ran là loại b nh có th ộ ớ ể đọc ghi chương trình một cách dê dàng. Tuy nhiên d u trong RAM ữ liệs b xóa sẽ ị ạch khi có sự ố ề điệ c v n. Vì v y muậ ốn lưu trữ chương trình điều khi n tr n ể ọb nh ộ ớ RAM thì người ta dùng phương pháp nuôi bộ nh Ram b ng mớ ằ ột nguồn pin. Nếu cần lưu trữ dài thì ta dùng loại pin có chất lượng cao…

+Bộ nhớ RON (Read Only Memory): Rom là bộ nh ch c. Bộ nhứo này có ớ ỉ đọđặc tính trái ngư c v i b nh Ram là rát khó xóa. Nên khi có sự cố về ợ ớ ộ ớ điện thì n i ộdung chương trình vẫn còn trong bộ nhớ. Nhưng hiện nay người ta có thể thay đổi nội dung c a nó. Tùy thuủ ộc vào cách tạo n i dung, cách xóa n i dung, cách nh p nộ ộ ậ ội dung m i vào mà ta có các loớ ại bộ nh ớ Rom khác nhau nhưu: PROM,

EPROM,RPROM,EAROM.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

+ EEPROM (Electically Erasable Programmble Read Only Memory): – B nh ộ ớ loại này cũng giống như bộ nh ớ EPROM nhưng phương thức xóa nội dung chương trình đơn giản hơn. Tức là nó được xóa bằng điện và việc n p một ạchương trình mới cho nó cũng đơn giản. Ngoài hai loại trên trong các PLC người ta còn thường dùng FLASH EROM. Đối với những b ộ điều khiển Logic theo chương trình thuộc loạ ớn có th i l ể có nhiều Module CPU nhằm tăng tốc độ ử lý. x

c. Mô đun nhập (Input Module)

Tín hiệu vào : Các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khi n bên ngồi ểd ng tín hi u Logic hoạ ệ ặc tín hiệu tương tự. Các tín hi u Logic có th t ệ ể ừ các nút ấn điều khiển các cơng tắc hành trình, tín hiệu báo động, các tín hiệu của các quy tình cơng nghệ, \ Các tín hiệu tương tự đưa vào của PLC có thể là tín hiệu điện áp t ừcác căn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho một lị nào đó hoặc tín hi u từ máy phát ệtốc, cảm bi n. ế

Các c m biả ển (Sensors) được nối với Module ngõ vào của PLC. Thông thường m t Module nh p có 8 ngõ vào ho c 16 ngõ vào ho c có th ộ ậ ặ ặ ể hơn nữa tùy thu c vào ộyêu c u cầ ủa người sử ụ d ng mà ch n cho phù họ ợp. Đối với những ng d ng nh thì ứ ụ ỏcần khoảng 16 ngõ vào, ng d ng trung bình thì cứ ụ ần kho ng 80 ngõ vào, ng d ng ả ứ ụcỡ dùng các cuộn dây Rơ le cho ngõ vào. Điện áp hoạt động đưa vào các cuộn dây này thường vào khoảng 24VDC với dòng vào vài mA (6mA), rất bé so với dòng tiêu thụ qua cuộn dây trong rơle thực tế. Cũng có PLC hoạt động với điện áp 220V AC. Mặc dù điện áp cao như vậy nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho mạch điện tử của

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

d. Mơ đun xuất (Output Module):

Trong PLC thì Module xuất cũng h t sức quan tr ng không kém module nh p. ế ọ ậNó có thể có 8 ho c 16 ngõ ra mà trên m t Module xu t, do vặ ộ ấ ậy người sử ụ d ng có thể kết nối nhi u module lề ại với nhau để được s ngõ ra phù hố ợp. Đố ới nhữi v ng ứng dụng nhỏ thì cần 16 ngõ ra. Nh ng ng dụữ ứ ng 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 rơ le, khả năng chịu tải lớn 220V/1A. N u mu n kh ng ch ph tế ố ố ế ụ ải cơng suất lớn thì thơng qua các thiết b ị trung gian như CTT.Aptomat. Triac\

Ngồi ra cịn có PLC với ngõ ra là tín hiệu điện: Logic 0 ứng với điện áp từ 0.8V và logic 1 ng vứ ới điện áp t 12-18V v i dịng ra có khi lên t i 300mA. Dừ ớ ớ ải điện áp cấp nguồn từ 12-28V.

0-PLC thực hiện chương trình: PLC thực hiện chương trình theo chu trình

l p.M i vịng lặ ỗ ặp được gọi là vòng quét (scan). Bắ ầt đ u m i vòng quét là vi c qt ỗ ệcác tín hiệu vào. Trong q trình qt này trạng thái hiện thời của mỗi tín hiệu vào được chứa trong bảng ảnh. Việc quét các đầu vào này rất nhanh, việc quét ph ụthuộc vào các module vào, xung nhịp cũng như các đặc tính riêng c a mủ ỗi loại CPU thực hiện chương trình sử dụng. Công việc này thực hiện lệnh đầu tiên đến l nh cu i cùng cệ ố ủa chương trình (lệnh MEND). Như vậy thời gian thực hiện chương trình sẽ phụ thuộc vào độ dài chương trình, độ phức tạp của các lệnh, và đặc tính kĩ thuật c a từng loại CPU. ủ

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Hình 1.3: Chu kì thực hi n vịng qt c a CPU trong PLC ệ ủ

Trong quá trình thực hiện chương trình CPU luôn làm việc với bảng nh ra. ảTiếp theo của việc qt chương trình là truyền thơng n i b và t ki m tra lộ ộ ự ể ỗi . Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển dữ liệu t b ừ ộ đệm ảo ra ngoại vi. Những trường hợp cần thiết ph i cập nhật module ra ngay trong quá trình thực hiện ảchương trình. Các PLC hiện đại sẽ có sẵn các lệnh thực hiện điều này. Tập lệnh của PLC chứa các lệnh ra trực tiếp đặc biệ ệt, l nh này s t m thẽ ạ ời dừng hoạt động bình thường của chương trình để ập nh c ật module ra, sau đó sẽ quay lại thực hiện chương trình. THời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian quét (Scan time). M t vòng quét chi m thộ ế ời gian quét ngắn thì chương trình điều khiển được thực hiện càng nhanh.

Tại thời điểm thực hiệ ệnh vào/ra, thông thườn l ng l nh không làm việ ệc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nh tham s . ớ ốViệc truy n thông giề ữa bộ đệm ảo v i ngoớ ại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU qu n lý. ả

N u s dế ử ụng các ché độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hi u ệngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận chương trình. Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vịng qt khi xuất hiện tín hi u báo ngệ ắt và có thểx y ra bả ở ất cứ điểm nào trong vòng quét.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 ỦA SIEMEN </b>C

<b>I,Giới thi u chung v PLC S7-1200 ệề</b>

- S7-1200 bao g m mồ ột microprocessor, một ngu n cung cồ ấp được tích h p s n, ợ ẵcác đầu vào/ra (DI/DO)

- Một số tính năng bảo m t giúp b o v quy n truy c p vào c ậ ả ệ ề ậ ả CPU và chương trình điều khi n: ể

+ Tất cả các CPU đều cung c p b o v b ng passwoấ ả ệ ằ rd chống truy c p vào PLC ậ+ Tính năng “know how protection” để- bảo vệ các block đặc bi t của mình ệ- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP

Ngồi ra bạn có th dùng các module truy n thông m r ng k t nể ề ở ộ ế ối bằng RS485 ho c RS232. ặ

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

- PHần mềm dùng để ậ l p trình cho S7-100 là Step7 Basic. Step7 Basic h ỗ trợ ba ngôn ng l p trình là FBD, LAD và SCL. Ph n mữ ậ ầ ềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 tr ở đi của Siemens

- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài Tia Portal vì phần mềm này đã bao g m cồ ả mơi trường l p trình cho PLC và thi t k giao di n HMI. ậ ế ế ệ

– Module ngu n PS 1207 ồ ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>2.1 Giới thiệ</b>u v các module CPU: <b>ề</b>

Các module CPU khác nhau có hình d ng, chạ ức năng, tốc độ ử lý lệ x nh, b nh ộ ớchương trình khác nhau….

PLC s7-1200 có các loại sau:

1.1. Sign board c a PLC SIMATIC S7-1200 ủ

Sign broad: SB1223 DC/DC - Digital inputs / output s- DI 2x24 VDC 0.5A- DO 2x24 VDC 0.5A

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

2.3 Module xuất nhập tín hiệu tương tự:

2.4 Module truyền thông:

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

1. Bit Logic:

a. Tiếp điểm thường hở:

a. Tiếp điểm thường đóng:

b. L nh OUT: ệ

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

4. S d ng l nh Timer <b>ử ụệ</b>

S d ng lử ụ ệnh Timer để ạ t o một chương trình trễ đị nh thời. Số lượng c a Timer ủ phụthuộc vào người sử d ng và s ụ ố lượng vùng nh c a CPU. M i timer s d ng 16 byte ớ ủ ỗ ử ụIEC_Timer d u c u trúc DB. Step 7 t ng t o kh i DB khi l y kh i Timer ữ liệ ấ ự độ ạ ố ấ ố

Kích thước và tầm c a dữ ủ liệu Time là 32 bít, lưu trữ như là dữ ệu Dint: di

a. Timer t o xung - ạ TP

b. Timer trễ sườn lên có nh - Timer TONR ớ

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

c. Timer trễ không nh - ớ TON

d. Timer trễ sườn xu ng ố – TOF

5. S d ng b couter<b>ử ụộ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quá trình ở trong PLC. Mỗi Counter s d ng cử ụ ấu trúc lưu trữ của khố ữ liệu DB để làm dữ liệu i dcủa Counter. Step 7 tự động tạo kh i DB khi l y lố ấ ệnh.

T m giầ ả trị đế m ph ụ thuộc vào ki u d u mà b n lể ữ liệ ạ ựa chọn. N u giá tr m là ế ị đếmột số Interger khơng d u, có thấ ể đếm xu ng tố ới 0 hoặc đếm lên tới tầm giới hạn. N u ếgiá tr m là mị đế ột số interder có d u, có thấ ể đếm t i giá tr âm giớ ị ới hạn hoặc đếm lên t i mớ ột số dương giới hạn.

a. Counter đếm lên –CTU

b. Counter đếm xuống – CTD

c. Counter đếm lên xuống – CTUD

</div>