Giáo trình phân tích phương pháp cấu tạo của hệ thống S7200 ứng dụng vào hệ thống cung cấp điện và bảo vệ các thiết bị điện p3 pdf

Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 21 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
* Bộ nhớ tốc độ cao với kích thớc nhỏ để lu các kết tạm thời và các
thông tin điều khiển.
* Nguyên tắc xử lý của CPU











Hình 14. Nguyên lý làm việc của CPU
Đầu tiên CPU sẽ nạp dữ liệu vào bộ nhớ, sau đó CPU thực hiện chuỗi
chơng trình sau khi đợc lu trong bộ nhớ nội theo từng bớc từ bớc 0 đến
hết END. Sau khi thực hiện xong, CPU tiến hành kiểm tra lỗi và thông báo
nếu có lỗi, nếu không có lỗi CPU đa tín hiệu ra và chơng trình tiếp theo
đợc đa vào
- Bộ nhớ:
Bao gồm bộ nhớ chứa chơng trình, bộ nhớ dữ liệu. Trong PLC này có
hai loại bộ nhớ: Bộ nhớ RAM, bộ nhớ ROM.
* Bộ nhớ RAM là bộ nhớ chính trong mọi máy tính, kể cả trong PLC.
Bộ nhớ RAM có u điểm dung lợng lớn với giá rẻ và có thể ghi đọc dễ dàng.
Nhng dữ liệu bị mất khi có sự cố mất điện. Do đó để duy trì ngời ta dùng
pin làm nguồn nuôi cho RAM. Bộ nhớ này có nhiệm vụ lu giữ chơng trình
điều khiển.

* Bộ nhớ ROM bộ nhớ chỉ đọc, bộ nhớ có đặc tính trái ngợc với bộ
nhớ RAM, dữ liệu trong nó khi đã ghi thì rất khó xoá, nhng hiện nay đã có
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 22 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
loại ROM ghi lại đợc. Trong PLC sử dụng hai loại ROM là EPROM và
EEPROM. Bộ nhớ ROM có nhiệm vụ lu giữ các dữ liệu hệ thống
- Thời gian đáp ứng của PLC
Ngõ vào của PLC nhận tín hiệu từ các sensor, từ sự đóng ngắt tiếp điểm
của các nút ấn, công tắc hành trình. Để chống rung ở cổng vào PLC có một
mạch lọc điều đó làm chậm thời gian đáp ứng từ (100ms đến 25.5 ms),với
trờng hợp đặc biệt LG cũng cung cấp các modul có các ngõ chuyên dùng với
tốc độ đáp ứng nhanh. Còn ở ngõ ra thời gian đáp ứng đủ nhanh cỡ vài ms.
b. Tập lệnh của PLC Lập lệnh của PLC LG
+ Phần mềm KLG WIN Version3.60
Đối với bất kỳ loại PLC nào muốn chúng làm việc điều khiển một công
đoạn sản xuất hay cả một dây chuyền công nghệ thì bao giờ cũng phải lập
trình cho nó. Đối với PLC LG cũng vậy, phần mềm của LG đa ra để lập trình
cho các họ PLC của mình là KGL WIN phiên bản 3.60. Phần mềm này cài
đặt dễ dàng trên máy PC với những yêu cầu về cấu hình nh sau:
- Máy PC tối thiểu từ Pentium II trở lên, Ram từ 8 Mb trở lên
- Máy tính phải có cổng nối tiếp dùng để kết nối
- Dung lợng ổ cứng còn trống tối thiểu 20Mb
- Có ổ đĩa mềm, hệ điều hành Windows 9.x hoặc XP, phần mền KGL

Hình 15. Màn hình lập trình của KGL WIN
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn Duy Hoµng

Tr−êng §H N«ng nghiÖp I - 23 - T§H K46 - Khoa C¬ §iÖn

+ Mét sè lÖnh c¬ b¶n cña K200S

B¶ng 1. C¸c lÖnh truyÒn d÷ liÖu tõ tiÕp ®iÓm
- C¸c lÖnh so s¸nh

B¶ng 2. C¸c lÖnh so s¸nh
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 24 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
Lệnh so sánh có ở tất cả các CPU PLC của LGIS. Dữ liệu đợc so sánh
chứa trong toán tử S1 và S2, kết qủa của phép so sánh này đợc lu trữ nh
sau:
Đối với các lệnh CMP, DCMP, TCMP, TCMPP kết quả phép so sánh
chứa trong các cờ F120 đến F125 dới dạng 1 hoặc 0

Bảng 3. Giá trị của các cờ khi thực hiện phép so sánh
Đối với các lệnh so sánh dạng Words kết quả đợc lu trong toán tử D
( Toán tử D có thể thể hiện trạng thái của các cờ nh : M, P, K, L )
Ngoài ra phần mềm KGL-Win còn hỗ trợ một số lệnh so sánh thông
thờng khác đễ hiểu hơn nh sau
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn Duy Hoµng

Tr−êng §H N«ng nghiÖp I - 25 - T§H K46 - Khoa C¬ §iÖn

B¶ng 4. C¸c lÖnh so s¸nh d÷ liÖu 16 bits
§Ó minh ho¹ c¸ch sö dông lÖnh so s¸nh nµy t«i xin ®−a ra mét ®o¹n
ch−¬ng tr×nh nh− sau:

Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 26 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
Dạng STL Biểu đồ thời gian


Dạng LAD

Hình 16. Ví dụ
Với biểu đồ thời gian cho ta thấy cách làm việc của lệnh AND=,
AND>, AND< .
Trên đây là một vài lệnh cơ bản trong tập lệnh của PLC K200S do hãng
LGIS chế tạo, ngoài ra còn rất nhiều lệnh quan trọng khác nữa. Tất cả bộ lệnh
của PLC LG đều đợc giới thiệu và hớng dẫn chi tiết trong phần Help của
phần mềm KGL-Win V3.60 và Wedsite WWW.LGIS.COM
.
2.2.2 Động cơ Servo
Động cơ điện là một bộ phận không thể thiếu trong bất kỳ dây chuyền
sản xuất nào cho dù dây chuyền sản xuất đó hiện đại đến mức nào đi nữa.
Trong hệ thống tự động hoá, động cơ điện là thiết bị chấp hành, tất cả các thiết
bị điều khiển nh PLC , cảm biến, rơlay đều nhằm mục đích điều khiển cho
động cơ điện làm việc một cách ổn định và chính xác. Ngày nay động cơ điện
vẫn tiếp tục đợc nghiên cứu để đa ra những loại động cơ điện ngày càng tốt

hơn bền hơn, đáp ứng ngày càng tốt những yêu cầu chuyển động chính xác
chất lợng cao. Đối với một nhà máy thép nh nhà máy ống thép Việt Nam
VINAPIPE động cơ điện lại càng quan trọng, nó đóng vai trò chính trong hầu
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 27 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
hết các chuyển động và tuỳ theo yêu cầu độ chính xác của chuyển động mà
nhà máy đã sử dụng các loại động cơ khác nhau cho phù hợp. Đặc biệt trong
bộ phân cắt ống thì chuyển động của động cơ kéo bệ dao phải đảm bảo nhiều
yếu tố nh :
+ Phải khởi động nhanh chóng, nhanh chóng đạt tốc độ theo yêu cầu
bằng với tốc độ chạy ống
+ Làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại
+ Xác định đợc chính xác quãng đờng động cơ kéo bệ dao đi
+Yêu cầu dừng chính xác
Với những yêu cầu trên động cơ Servo đã đáp ứng rất tốt
Động cơ Servo về cấu tạo phần lớn các bộ phận giống nh các động
điện khác, chúng cũng chia thành nhiều loại
+ Theo nguồn cấp: có loại động cơ Servo một chiều và xoay chiều
+ Theo chế độ làm việc: có động cơ làm việc ở chế độ dài hạn, ngắn
hạn lặp lại
Ngoài ra để đáp ứng những yêu cầu đặc biệt cấu tạo động cơ Servo còn
một số điểm khác biệt và u việt hơn. Hiện nay rất nhiều hãng sản xuất máy
điện đa ra các loại động cơ Servo của riêng mình. Dới đây là cấu tạo cơ bản
của động cơ Servo Roto nam châm vĩnh cửu

Hình 17. Cấu tạo động cơ Servo
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 28 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
Động cơ là một loại động cơ mới xuất hiện tại Việt Nam trong các hệ
thống máy tự động hoá cao nh các máy CNC, hàn tự động, Rôbốt
Về cơ bản các bộ phận nh Stato, rôto cũng đợc chế tạo nh các động cơ
khác. Nhng để động cơ Servo có điểm u việt hơn động cơ khác là trên trục
động cơ có gắn thêm một số bộ phận nh: Bộ phát xung đo quãng đờng
(Encorder), có thể có đĩa phanh giúp động cơ đừng chính xác, máy phát tốc.
Với bộ phát xung gắn trên trục động cơ thì khi động cơ làm việc nó sẽ
liên tục phát xung, những xung này đợc bộ điều khiển động cơ xử lý và biết
đợc chính xác vị trí của động cơ, tốc độ hay quãng đờng động cơ đi đợc.
Để điều khiển đợc loại động cơ này các hãng sản xuất đều đa ra những bộ
điều khiển của riêng mình, nhng về nguyên tắc tất cả giống nhau đều dùng
điều khiển động cơ theo một chu kỳ kín.
Nguyên tắc hoạt động của động cơ Servo

Hình 18. Một chu kỳ hoạt động của động cơ Servo
Thông thờng đi kèm với động cơ Servo có bộ điều khiển và có thể cả
bộ biến tần. Khi có tín hiệu ra lệnh cho động hoạt động với một tốc độ xác
định hoặc đến một vị trí định sẵn, ngay lập tức bộ điều khiển cấp nguồn cho
động cơ, đồng thời bộ phát xung gắn đồng trục với động cơ cũng sẽ phát
xung, các xung này đóng vai trò nh tín hiệu phản hồi về bộ điều khiển của
động cơ. Tại khối điều khiển và cấp nguồn, tín hiệu phản hồi từ máy phát
xung đợc xử lý chuyển đổi thành tốc độ thực hoặc quãng đờng cơ cấu chấp

Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 29 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
hành gắn vào trục động cơ đi đợc và những tín hiệu này liên tục đợc so sánh
với tín hiệu đặt. Khi cần ổn định về tốc độ, nếu có sự sai lệch giữa hai tín hiệu
bộ điều khiển sẽ nhận biết và đa ra tín hiệu tăng tốc hoặc giảm tốc cho phù
hợp với tốc độ đặt. Còn muốn động cơ kéo cơ cấu chấp hành đến vị trí xác
định, bộ điều khiển liên tục lấy chiều dài đặt trừ đi chiều dài thực khi kết quả
của phép trừ này tiến đến 0 bộ điều khiển cấp tín hiệu cho cơ cấu phanh và
dừng động cơ đúng vị trí.

Hình 19. Sơ đồ kết nối động cơ Servo
Trên đây là sơ đồ kết nối thông dụng của động cơ Servo.

B¸o c¸o tèt nghiƯp Ngun Duy Hoµng

Tr−êng §H N«ng nghiƯp I - 30 - T§H K46 - Khoa C¬ §iƯn
Ch−¬ng 3
ThiÕt bÞ ®iỊu khiĨn kh¶ lËp tr×nh
3.1. Giới thiệu thiết bò điều khiển lập trình PLC SIMATIC S7 – 200.
3.1.1.Cấu trúc phần cứng của S7 – 200 CPU 224.
PLC viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bò điều khiển
logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển
thông qua một ngôn ngữ lập trình.
S7 – 200 là thiết bò điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens,
có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các modul này sử
dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7 –
200 là khối vi xử lý CPU 222 hoặc CPU 224. 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 222 có 8 cổng vào, 6 cổng ra và có khả năng được mở rộng
thêm bằng 2 modul mở rộng.
- CPU 224 có 14 cổng vào, 10 cổng ra và có khả năng được mở rộng
thêm bằng 7 modul mở rộng.
S7 – 200 có nhiều loại modul mở rộng khác nhau.
+ §Ỉc ®iĨm kü tht cđa CPU 224:
- Bé nhí ch−¬ng tr×nh : 8KB
- Bé nhí d÷ liƯu: 5 KB
- Ng«n ng÷ ch−¬ng tr×nh : LAD, FBD, STL
- B¶o vƯ ch−¬ng tr×nh : 3 møc password b¶o vƯ
- 256 bé ®Õm: 6 bé ®Õm tèc ®é cao(30 kHz), bé ®Õm A/B(tèi ®a 20
kHz), cã thĨ sư dơng ®Õm tiÕn, ®Õm lïi hc c¶ ®Õm tiÕn vµ lïi.
- 128 bé Timer chia lµm 3 lo¹i cã ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau: 4 bé Timer
1ms, 16 bé Timer 10 ms, 236 Timer 100 ms.
- Sè ®Çu vµo ra: cã 14 ®Çu vµo sè, 10 ®Çu ra sè
- Cã tèi ®a 94 ®Çu vµo sè, 74 ®Çu ra sè, 28 ®Çu vµo t−¬ng tù, 7 ®Çu ra
t−¬ng tù víi 7 modul më réng t−¬ng tù vµ sè.