Giáo trình nghiên cứu sự lạm dụng hóa chất bảo vệ thực vật gây nên tồn dư kim loại nặng trong sản phẩm thực vật p8 pdf

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

64
*Bộ sử lý trung tâm (CPU) : Đợc xây dựng từ các vi sử lý (8 bit, 12
bit hoặc 32 bit) có các bộ nhớ chơng trình RAM, ROM. Thông thờng nó có
2 cổng giao diện với thiết bị ngoại vi là máy tính (PC) và bộ lập trình.
Bộ xử lý trung tâm ghép nối vào - ra qua 3 BUS : BUS dữ liệu, BUS điều
khiển và BUS địa chỉ.
Chức năng của bộ vi sử lý trung tâm trong PLC là : điều khiển và kiểm soát
các chơng trình đợc lu dữ trong bộ nhớ một cách tuần tự. Nó liên kết các
tín hiệu lại với nhau theo quy định và từ đó đa ra các lệnh cho đầu ra. Sự thao
tác tuần tự của chơng trình dẫn đến 1 thời gian trễ, khi đó bộ đếm của
chơng trình quét qua 1 chơng trình đầy đủ rồi sau đó lại lặp lại. Thời gian
của chu kì này đợc gọi là "thời gian quét" và phụ thuộc vào dung lợng của
bộ nhớ.
*Bộ nhớ chơng trình : thờng là các bộ phận lu trữ điện tử nh :
RAM, PROM, hoặc EPROM. Chơng trình điều khiển khi tải xuống từ thiết
bị lập trình, chúng sẽ đợc giữ lại trong các bộ nhớ này.
Để duy trì chơng trình trong trờng hợp mất điện nguồn đột ngột, ta
phải cung cáp 1 nguồn dự phòng cho các bộ nhớ này.
Trong thiết kế ngời ta thờng chia bộ nhớ thành từng modul để cho
phép điều khiển các chơng trình có kích thờng khác nhau. Khi cần mở rộng
bộ nhớ chỉ cần cắm thêm các thẻ nhớ điện tử vào các panel của PLC.
*modul đầu vào : chứa các bộ lọc và bộ thích ứng năng lợng. Nó có
chức năng chuẩn bị các tín hiệu của phần tử đầu vào dới dạng tín hiệu tơng
tự hoặc số, sau đó chuyển và CPU để xử lý.
Để thuận tiện trong việc điều khiển, các modul đầu vào đợc thiết kế để
có thể nhận nhiều đầu vào và mỗi đầu vào thờng đ
ợc trang bị 1 điốt phát

quang để kiểm tra h hỏng.
*modul đầu ra : đợc cấu tạo nh modul đầu vào. Nó có chức năng
truyền các thông tin đến các phần tử kích hoạt cho các thiết bị làm việc. Vì
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

65
vậy modul đầu ra đợc thiết kế để thích hợp với nhiều mạch phối ghép khác
nhau.
Việc kiểm tra, quan sát trực quan đợc thể hiện qua các điot phát quang
ở mỗi đầu ra.
*Bộ nguồn cung cấp : thông thờng nguồn cung cấp cho PLC đợc cấp
từ nguồn 220V ~ hoặc 110V~ (tần số 50 ữ 60 Hz) hoặc 24V 1 chiều. Bộ
nguồn sẽ cho ra các ngồn ổn định cao, cấp cho CPU, hoặc cho modul đầu vào
và modul đầu ra.

3.1.2.9. Cấu trúc cơ bản của PLC S7 - 200 với khối xử lý CPU224.
* Kết nối với máy tính:
Để có thể lập trình điều khiển hệ thống và nạp S7-200 cần phải kết nối
nó với máy tính theo sơ đồ nh sau















Modul mở rộn
g
RS-232
RS-485
I0.0
ữ
I0.7
Q0.0
ữ
Q2.7

Module m
ở
rộng
H
ình13: Sơ đồ kết nối tổng thể
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o

c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e

r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

66

* Cấu hình cứng CPU 224:
S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả lập trình của hãng Siemens
(CHLB Đức), có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các
modul này sử dụng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Hiện nay đã xuất
hiện trên thị trờng với rất nhiều loại S7-200 với tính năng ngày càng đợc cải

tiến: từ CPU 212, CPU 214 đến CPU 224, CPU 226
Thiết bị điều khiển chúng tôi sử dụng trong đề tài là CPU 224, vì vậy
chúng tôi chỉ trình bày cấu trúc của CPU 224.
CPU 224 có đầy đủ tính năng của các CPU phiên bản trớc cùng với
những cải tiến đáng kể về kỹ thuật.









* Đặc điểm kỹ thuật của CPU 224:
- Bộ nhớ chơng trình : 8KB
- Bộ nhớ dữ liệu: 5 KB
- Ngôn ngữ chơng trình : LAD, FBD, STL
- Bảo vệ chơng trình : 3 mức password bảo vệ
- 256 bộ đếm: 6 bộ đếm tốc độ cao(30 kHz), bộ đếm A/B(tối đa 20
kHz), có thể sử dụng đếm tiến, đếm lùi hoặc cả đếm tiến và lùi.
H
ình14: Mô hình phần cứng CPU224
Đèn báo
Cổng
truyền thông
Đầu ra
Đầu vào
Nối Modul
mở rộng

Nguồn vào
Hộp
công tắc
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w

w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

67
- 128 bộ Timer chia làm 3 loại có độ phân giải khác nhau: 4 bộ Timer
1ms, 16 bộ Timer 10 ms, 236 Timer 100 ms.
- Số đầu vào ra: có 14 đầu vào số, 10 đầu ra số
- Có tối đa 94 đầu vào số, 74 đầu ra số, 28 đầu vào tơng tự, 7 đầu ra
tơng tự với 7 modul mở rộng tơng tự và số.
- 2 bộ điều chỉnh tơng tự
- 2 đầu phát xung tốc độ cao, tần số 20 kHz cho dãy xung kiểu PTO
hoặc PWM. Việc kết hợp đầu ra số tốc độ cao và bộ đếm tốc độ cao có thể sử

dụng cho các ứng dụng cần điều khiển có phản hồi tốc độ.
- Tốc độ xử lý logic 0.37 s
- Các chế độ ngắt và xử lý ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo sờn lên
hoặc sờn xuống của xung, ngắt của bộ đếm tốc độ cao, và ngắt truyền xung.
* Mô tả các đèn báo trên CPU :
- SP(đèn đỏ ): Đèn đỏ báo hiệu hệ thống bị hỏng.
- RUN(đèn xanh): Đèn xanh chỉ định PLC làm việc và chơng trình
đợc nạp vào máy.
- STOP:(đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định PLC đang ở chế độ dừng,
dừng chơng trình đang thực hiện lại.
- Ix.x(đèn xanh): đèn xanh ở cổng vào chỉ trạng thái tức thời của cổng
vào Ix.x. Đèn này báo tín hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của
cổng.
- Qx.x(đèn xanh):Đèn này báo hiệu trạng thái tức thời của cổng ra
Qx.x,trạng thái tín hiệu đầu ra theo giá trị logic của cổng.
* Cổng truyền thông:
S7 200 sử dụng cổng RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc
ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với trạm PLC khác.Tốc độ truyền cho máy
lập trình (kiểu PPI) là 9600 baud. Tốc độ cung cấp của PLC theo kiểu tự do là
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g

e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

68
từ 300 đến 38400 baud.
S7 200 khi ghép nối với máy lập trình PG702 hoặc các máy lập trình
thuộc họ PG7xx có thể sử dụng cáp nối thẳng qua MPI .Cáp đó kèm theo máy
lập trình.
Ghép nối máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ
chuyển đổi RS232 /RS 485.
* Công tắc chọn chế độ làm việc cho CPU 224
Công tắc chọn chế độ làm việc có ba vị trí cho phép lựa chọn các chế độ
làm việc khác nhau cho CPU 224
- RUN cho phép PLC thực hiện chơng trình.PLC S7 200 sẽ rời khỏi chế
độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong
chơng trình gặp lệnh STOP ,thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN .
Nên quan trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo.
- STOP cỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chơng trình đang chạy
và chuyển sang chế độ STOP.
ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại
chơng trình hoặc nạp lại chơng trình mới.
- TERM cho phép máy lập trình quyết định một trong chế độ làm việc
hoặc ở RUN hoặc ở STOP.
* Cấu trúc bộ nhớ của CPU 224
Bộ nhớ của PLC S7 200 đợc chia làm 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ
duy trì dữ liệu trong khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn.Bộ nhớ của S7

200 có tính năng động cao ,đọc và ghi trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc
biệt chỉ có thể truy cập để đọc.
- Vùng chơng trình: Là miền bộ nhớ đợc sử dụng để lu trữ các lệnh
chơng trình. Vùng này thuộc kiểu non- volatile đọc ghi đợc.
- Vùng tham số: Là miền lu giữ các tham số nh : từ khóa, địa chỉ
trạm Cũng giống nh vùng chơng trình ,vùng tham số đọc /ghi đợc.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d

o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w

e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

69
- Vùng dữ liệu: Đợc sử dụng để cất các dữ liệu của chơng trình bao
gồm các kết quả các phép tính, hằng số đợc định nghĩa trong chơng trình,bộ
đệm truyền thông.
- Vùng đối tợng: Bao gồm Timer, bộ đếm tốc độ cao và các đầu ra tơng
tự. Vùng này không thuộc kiểu non- volatile nhng đọc /ghi đợc.

- Vùng dữ liệu: Vùng dữ liệu là vùng có ý nghĩa quan trọng trong việc
thực hiện chơng trình . Nó là miền nhớ động, có thể truy cập theo từng bit,
từng byte, từ đơn hoặc từ kép.
Vùng dữ liệu lại chia thành nhiều miền nhớ nhỏ với các công dụng khác
nhau. Các vùng đó gồm:
V - Variable memory (Miền nhớ).
I - Input image register (Bộ đệm cổng vào).
O - Output image register (Bộ đệm cổng ra).
M - Internal memory bits (Vùng nhớ nội).
SM - Special memory bits (Vùng nhớ đặc biệt).
* Kết nối PLC
- Kết nối dây cung cấp cho CPU và các đầu vào ra của CPU.
Việc kết nối dây nguồn cung cấp cho CPU và nối các đầu vào/ra của
CPU đợc mô tả nh trên hình vẽ:







Hình15: Sơ đồ nối I/O đối với CPU 224 AC/DC/Relay
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h

a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

70




Qua sơ đồ kết nối chúng ta thấy rằng nguồn cung cấp cho các đầu vào,
đầu ra của CPU là 24VDC
Tất cả các đầu cuối của S7-200 đợc nối đất để đảm bảo an toàn và để
khử nhiễu cho tín hiệu điều khiển.
Nguồn cung cấp cho cảm biến cũng là 24VCD cũng là một chiều có thể
sử dụng cho các đầu vào cơ sở, các modul mở rộng và các cuộn dây rơ le mở
rộng.
3.1.3. Trình tự thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC.
Việc lập trình cho PLC đã ngày càng trở nên phổ biến ở Việt Nam hiện
nay nhờ sự phổ cập PLC cho rất nhiều ứng dụng. Ngời lập trình có thể lập
trình trên máy tính và viết ra các chơng trình theo yêu cầu cụ thể rồi nạp vào
PLC để điều khiển 1 hệ thống nào đó. Quy trình thực hiện là :
- Nghiên cứu yêu cầu điều khiển.
- Phân định đầu vào và đầu ra.
- Viết chơng trình điều khiển.

- Nạp chơng trình vào bộ nhớ PLC.
- Cho PLC chạy thử để điều khiển đối tợng.

* Nghiên cứu yêu cầu điều khiển của thiết bị.
điều đầu tiên chúng ta phải quyết định thiết bị hoặc hệ thống nào mà chúng
tao muốn điều khiển. Mục đích chủ yếu của bộ điều khiển đợc lập trình hoá
là để điều khiển 1 hệ thống bên ngoài. Hệ thống đợc điều khiển này có thể là
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e

w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

71
1 thiết bị, máy móc, hoặc quá trình sử lý và thờng đợc gọi là hệ thống điều
khiển.

* Phân định những đầu vào và những đầu ra.

Tất cả các thiết bị đầu vào và đầu ra bên ngoài đợc nối với những bộ
điều khiển PLC phải đợc xác định. Những thiết bị đầu vào là những chủng
loại chuyển mạch, thiết bị cảm ứng những thiết bị đầu ra là những thiết bị từ
tính, những van điện từ, động cơ và đèn chỉ báo
Sau việc nhận dạng những chủng loại thiết bị đầu vào và đầu ra đó, phân công
những số lợng phù hợp với số đầu vào (input) và đầu ra (output) nối dây thực
tế sẽ kế tiếp theo số lợng của bộ điều khiên PLC. Sự phân định số lợng
những đầu vào và những đầu ra phải đợc đa ra ngoài trớc việc nối đầu dây
theo sơ đồ ladder bởi vì số lệnh là giá trị chính xác của những tiếp điểm trong
sơ đồ ladder.
* Viết chơng trình điều khiển.
Tiếp theo, viết chơng trình dới dạng sơ đồ ladder thông qua thứ tự
thao tác hệ thống điều khiển nh đã xác định, theo từng bớc 1. Từ sơ đồ
ladder có thể dịch sang các dạng khác để tiên theo dõi chơng trình.
* Nạp chơng trình vào bộ nhớ.
Từ chơng trình đã viết và các đầu vào/ra xác định. Ta truy nhập
chơng trình trong bộ nhớ hoặc bàn phím lập trình hoặc bằng máy vi tính với
sự trợ giúp của công cụ phần mềm lập trình. Sau khi hoàn chỉnh phần lập
trình, ta kiểm tra bất kì lỗi mã hoá nào bằng công cụ là chức năng chuẩn đoán
mà nếu có thể đợc thì mô phỏng toàn bộ thao tác để thấy rằng nó đợc nh
mong muốn.
*Chạy thử các chơng trình điều khiển.
Để đảm bảo cấu trúc chơng trình và các tham số đã cài đặt là chính
xác trớc khi đa vào hệ điều khiển, ta cần chạy thử chơng trình điều khiển.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X

C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o

m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t

r
a
c
k
.
c
o
m